JPH11326772A

JPH11326772A - 対物レンズ

Info

Publication number: JPH11326772A
Application number: JP10130106A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kajima; 鹿島伸悟
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 1999-11-26
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: JP4097781B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非平面上に回折面を形成した回折光学素子を
用いて、波長幅が広くても高度なアポクロマティック設
計が可能で、その設計性能を損なうことなく製作できる
紫外域用対物レンズ。【解決手段】物体側から順に、物体側が平面の平凸レ
ンズ又は物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを含
み、全体として正の屈折力の第１群Ｇ１と、非平面ｒ₁₉
上に回折面ｒ₁₈が形成された正のパワーを有する屈折回
折レンズを少なくとも１枚含む第２群Ｇ２と、負のパワ
ーを有する屈折回折レンズを少なくとも１枚含む第３群
Ｇ３とからなる対物レンズ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡等の光学系
に用いられる高開口数、高倍率の対物レンズに関するも
のであり、特に、紫外光を用いた顕微鏡等の光学系に用
いられる対物レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の紫外線顕微鏡用の対物レンズは、
波長が３００ｎｍより短くなるとレンズとして使用し得
る媒質が実質的には石英と蛍石に限定されるため、これ
らの媒質を用いた３枚接合レンズや２枚接合レンズを多
用して色補正を行っていた。しかし、これらの媒質はそ
の屈折率や分散値が近く、３枚接合レンズを多用しても
十分な色収差補正が困難であり（特開平３−１８８４０
７号参照）、また、設計はできたとしても、このような
紫外の波長域では作業性や接着力の良い接合剤がなく、
接合が上手くできないため、接合面が多数あると実際に
性能の良い対物レンズを製作するのは困難であった。つ
まり、接合剤の硬化に時間がかかるものが多く、心出し
をして接合しても固まるまでの間に心がずれてしまった
り、また、接着の強度が弱いため、特に３枚接合レンズ
では徐々に心がずれて行き、性能が劣化するという問題
がある。

【０００３】これをある程度解決する手段としては、以
下のような技術が開示されている。特開平６−３４７７
００号の場合は、媒質としては石英のみを用い、少なく
とも１枚の平面型の回折光学素子を用いることにより、
接合レンズを用いずに色収差を補正するものである。特
開平９−２４３９２３号の場合は、３枚接合レンズは用
いず、２枚接合レンズを多用することにより、色収差を
補正するものである。

【０００４】ここで、回折光学素子に関して簡単に説明
しておく。詳細はオプトロニクス社発行の「光学デザイ
ナーのための小型光学エレメント」第６章及び第７章
や、「ＳＰＩＥ，Ｎｏ．１６２，Ｐ．４６〜５３（１９
７７）」、あるいは、上記特開平６−３４７７００号等
に詳しく説明されている。要は、通常のレンズは屈折作
用により光線を曲げるのに対して、回折光学素子はその
名の通り回折作用で光を曲げるものであり、これをレン
ズとして用いたものがいわゆる回折レンズである。屈折
はスネルの法則に従い、波長が短い光程よく曲がるが、
回折はその逆で波長が長い光程よく曲がる。これを通常
の屈折レンズに用いられるアッべ数に換算すると−３．
４５となり、逆分散かつ非常に高分散であることが分か
る。したがって、通常の屈折レンズと回折レンズを組み
合わせることにより、非常に強力な色収差補正が可能と
なるのである。また、回折による曲がり角はそのピッチ
によって自由に制御できるため、非常に自由度の高い非
球面特性も持たせることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平６−３
４７７００号のものは、平面基板の上に回折面を形成し
たいわゆる平面型回折光学素子を用いており、極端に小
さなピッチのものは製作できないという製造上の理由か
ら、そのパワーを余り強くすることができないため、色
補正能力が十分に発揮できておらず、さらに、接合レン
ズを全く用いていないため、補正すべき波長幅が広く、
高度なアポクロマティック設計を必要とする対物レンズ
は設計できなかった。

【０００６】また、特開平９−２４３９２３号のもの
は、３枚接合レンズは用いていないが、２枚接合レンズ
を多用しており、実際の製作時は接合時の心ズレ等が問
題となり、設計性能を十分に発揮させることが難しい。
また、３枚接合レンズを用いていないため、前者同様、
補正すべき波長幅が広く高度なアポクロマティック設計
を必要とする対物レンズは設計すら難しい。

【０００７】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、非平面上に回折
面を形成した回折光学素子を用いることにより、波長幅
が広くても高度なアポクロマティック設計が可能であ
り、また、その設計性能を損なうことなく製作できる対
物レンズを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、物体側から順
に、物体側が平面の平凸レンズ又は物体側に凹面を向け
たメニスカスレンズを含み、全体として正の屈折力の第
１群と、非平面上に回折面が形成された正のパワーを有
する屈折回折レンズを少なくとも１枚含む第２群と、負
のパワーを有する屈折回折レンズを少なくとも１枚含む
第３群とからなることを特徴とするものである。

【０００９】以下、本発明において上記構成をとる理由
と作用について説明する。本発明の対物レンズは、物体
側から順に、物体側が平面の平凸レンズ又は物体側に凹
面を向けたメニスカスレンズを含み、全体として正の屈
折力の第１群と、非平面上に回折面が形成された正のパ
ワーを有する屈折回折レンズを少なくとも１枚含む第２
群と、負のパワーを有する屈折回折レンズを少なくとも
１枚含む第３群とからなり、基板でパワーを持った回折
レンズを用いることにより、強力な収差、特に色収差の
補正が可能となる。なお、屈折回折レンズとは、回折面
を有するレンズのことである。対物レンズは全体として
正のパワーを持つため、接合レンズを多用せずに屈折面
で発生する正の色収差を補正するためには、回折面のパ
ワーをかなり強くしなければならないが、基板が平面の
ものでは、製造上の制約からも余り強いパワーを持たせ
ることはできない。屈折面で発生する正の色収差を補正
するためには、屈折面と同程度の強い正パワーの回折面
が必要となり、そのためには、正パワーの非平面の上に
回折面を形成する必要があるのである。ただし、平面基
板上に回折面を形成したいわゆる平面型回折レンズと異
なり、非平面上に回折面を形成したいわゆる非平面型回
折レンズでは、回折面に入射する軸外光束と軸上光束の
回折面へ入射する角度が異なるため、軸上の色収差を補
正すると、軸外で色コマ収差が発生する。非球面特性を
持った色コマ収差であるから、これを球面系のレンズで
補正することは困難であり、そのため、第３群にも非球
面特性を持つ回折レンズが必要となるのである。

【００１０】また、上記の構成において、第２群中の非
平面上に形成された回折面が瞳位置近傍に配置され、第
３群の回折面が主光線高の高い位置に配置されているこ
とが望ましい。瞳位置近傍はマージナル光線高が高いた
め、そこに回折面を配置することにより、軸上の色収差
や球面収差がより効果的に補正可能であり、また、主光
線高の高い位置に回折面を配置することにより、倍率の
色収差を含む色コマ収差がより効果的に補正可能とな
る。

【００１１】また、第２群中の非平面上に形成された回
折面の回折によるパワーが正パワーであることが望まし
い。これにより、正パワーの持つ大きな逆分散特性を用
いてより効果的に色収差を補正することができる。

【００１２】また、屈折回折レンズも含めた各レンズの
媒質が、蛍石や石英を含む、使用紫外域の波長（２５０
ｎｍ近傍）で厚さ１０ｍｍで透過率５０％以上である物
質であることが望ましい。これにより、用いる紫外域に
おいても透過率の十分高い対物レンズを得ることができ
る。

【００１３】また、上記の非平面上に回折面が形成され
た正のパワーを有する屈折回折レンズと最も物体側のレ
ンズとの間に、蛍石と石英からなる接合レンズを有する
ことが望ましい。これにより、先玉により発生した大き
な色収差を接合レンズでも補正することができ、全体と
してより効果的に色収差の補正ができる。

【００１４】また、上記の非平面上に回折面が形成され
た正のパワーを有する屈折回折レンズと、負のパワーを
有する屈折回折レンズとの間に蛍石と石英からなる接合
レンズを有することが望ましい。これにより、非平面上
の回折面だけでは補正しきれなかった色収差をこの接合
レンズで補正することができ、全体としてより効果的に
色収差の補正ができる。

【００１５】また、上記の非平面上に回折面が形成され
た正のパワーを有する屈折回折レンズと、最も物体側の
レンズとの間と、その非平面上に回折面が形成された正
のパワーを有する屈折回折レンズと、負のパワーを有す
る屈折回折レンズとの間に、蛍石と石英からなる接合レ
ンズを有することが望ましい。これにより、先玉により
発生した大きな色収差を接合レンズでも補正し、かつ、
非平面上の回折面だけでは補正しきれなかった色収差
も、その後ろの接合レンズで補正することができ、全体
としてより効果的に色収差の補正ができる。

【００１６】また、最も像側のレンズが正の屈折力を持
つ石英と負の屈折力を持つ蛍石の接合レンズからなるこ
とが望ましい。これにより、第３群中の回折面だけでは
補正しきれなかった倍率の色収差をこの接合レンズで補
正することができ、全体としてより効果的に色収差の補
正ができる。

【００１７】また、第２群中の非平面上の回折面が主と
して軸上の色収差を補正し、第３群中の負のパワーを有
する屈折回折レンズの回折面が主として倍率の色収差を
含む色コマ収差を補正するものであることが望ましい。

【００１８】基板でパワーを持った回折レンズを用いる
ことにより、強力な収差、特に色収差の補正が可能とな
る。対物レンズは全体として正のパワーを持つため、接
合レンズを多用せずに、屈折面で発生する正の色収差を
補正するためには、回折面のパワーをかなり強くしなけ
ればならないが、基板が平面のものでは、製造上の制約
からもあまりパワーを持たせることはできない。屈折面
で発生する正の色収差を補正するためには、屈折面と同
程度の強い正パワーの回折面が必要となり、そのために
は、正パワーの非平面の上に回折面を形成する必要があ
るのである。そして、このような強い正パワーを持つ回
折面をマージナル光線高の高い第２群中に配することに
より、効果的な軸上の色収差の補正が可能となり、他
方、主光線高の高い第３群中にも配することにより、倍
率の色収差を含む色コマ収差を効果的に補正することが
できる。

【００１９】また、上記構成において、下記の条件
（１）を満足することが望ましい。（１）０．１５≦Ｒ₂／Ｌ≦０．５ただし、Ｒ₂は第２群中の屈折回折レンズの回折面の基
板が球面で構成されているときの曲率半径、Ｌは同焦距
離である。なお、回折面の基板が非球面で構成されてい
る場合は、前記の曲率半径は近軸曲率半径となる。ま
た、同焦距離は、対物レンズの取り付け基準面（胴付
面）から物体面までの距離である。これにより、非平面
上に形成された回折面が大きな色コマ収差を発生するこ
となく、他のレンズ群で十分補正可能な程度に収まると
同時に、基板もパワーを持った回折レンズにおいてより
強力な色収差補正が可能となる。ここで、条件（１）の
下限の０．１５を下回るときは、回折面の基板の曲率半
径が小さすぎ、他のレンズ群では補正しきれない程の大
きな色コマ収差が発生してしまう。逆に、上限の０．５
を上回るときは、回折面の基板の曲率半径が大きすぎ、
基板のパワーが小さくなることにより、十分な色補正能
力が得られない。なお、上記条件（１）の上限及び下限
を越えた場合に発生する現象は、曲率半径が近軸曲率半
径に置き換わった場合にも同様に発生する。

【００２０】また、上記構成において、さらに下記の条
件（２）から（４）を満足することが望ましい。（２）０．８≦Ｒ₁／ｔ₁≦５（３）Ｄ₂／Ｄ≧０．８（４）（ｈ₃×ｆ）／（Ｄ×Ｉ）≧０．５ただし、Ｒ₁は第１群中の上記平凸レンズ又はメニスカ
スレンズの像側の面の曲率半径、ｔ₁はその肉厚、Ｄ₂
は第２群中の正のパワーを有する屈折回折レンズの回折
面でのマージナル光束径、Ｄは対物レンズ中の最大マー
ジナル光束径、ｈ₃は第３群中の負のパワーを有する屈
折回折レンズの回折面での最大像高からの主光線高、ｆ
は対物レンズの焦点距離、Ｉは標本面での最大像高であ
る。

【００２１】これにより、第２群中の回折面でより効果
的に軸上の色収差が補正でき、第３群中の回折面で倍率
の色収差を含む色コマ収差がより効果的に補正できる。
ここで、条件（２）の下限の０．８を下回るときは、先
玉の像側の曲率半径が小さすぎ、そこで発生する諸収差
が後群で補正しきれず、逆に、上限の５を上回るとき
は、物体からの高ＮＡ（開口数）の光束を効果的に収斂
光にして後群に導けなくなる。また、条件（３）で下限
の０．８を下回るときは、第２群中の回折面での軸上色
収差の補正が不十分となり、全体として補正不足とな
る。さらに、条件（４）の下限の０．５を下回るとき
は、第３群での倍率の色収差の補正が不十分となり、や
はり全体としての色収差が補正不足となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施例で用いてい
る回折光学素子（回折レンズ）についてさらに詳しく述
べる。後に示す実施例で用いられている回折光学素子
（回折レンズ）は、すべに述べた通りのものであるが、
このような回折光学素子（回折レンズ）の設計法とし
て、ウルトラ・ハイ・インデックス法（ｕｌｔｒａ−ｈ
ｉｇｈｉｎｄｅｘｍｅｔｈｏｄ）と呼ばれる方法が
知られている。これは、回折光学素子（回折レンズ）を
屈折率の極めて大きな仮想レンズ（ウルトラ・ハイ・イ
ンデックス・レンズ）として設計する方法である。この
手法についても、上述の「ＳＰＩＥ，Ｎｏ．１６２，
Ｐ．４６〜５３（１９７７）」に記載されているが、図
７を用いて簡単に説明する。図７において、符号１はウ
ルトラ・ハイ・インデックス・レンズ、２は法線であ
る。このウルトラ・ハイ・インデックス・レンズ１にお
いては、次の式（ａ）で表される関係が成り立つ。

【００２３】（ｎ_u−１）ｄｚ／ｄｈ＝ｎｓｉｎθ−ｎ’ｓｉｎθ’ ・・・（ａ）ただし、ｎ_uはウルトラ・ハイ・インデックス・レンズ
１の屈折率、ｚはウルトラ・ハイ・インデックス・レン
ズ１の光軸方向の座標、ｈは光軸からの距離、ｎ、ｎ’
はそれぞれ入射側媒質及び射出側媒質の屈折率、θ、
θ’は光線の入射角及び射出角である。なお、後に示す
実施例のデータでは、ｎ_u＝１０００１、あるいは１０
０１としている。

【００２４】一方、回折による光線の屈曲は以下の式
（ｂ）で表される。ただし、ｍは回折光の次数、λは波
長、ｄはピッチである。

【００２５】ｎｓｉｎθ−ｎ’ｓｉｎθ’＝ｍλ／ｄ・・・（ｂ）よって、式（ａ）及び（ｂ）より、以下の式（ｃ）が導ける。（ｎ_u−１）ｄｚ／ｄｈ＝ｍλ／ｄ・・・（ｃ）すなわち、ウルトラ・ハイ・インデックス・レンズ１の
面形状と回折光学素子（回折レンズ）のピッチとの間に
は、式（ｃ）で与えられる等価関係が成立し、この式を
通じてウルトラ・ハイ・インデックス法で設計したデー
タから回折光学素子（回折レンズ）のピッチを求めるこ
とができるのである。また、ウルトラ・ハイ・インデッ
クス・レンズ１を非球面レンズとして設計することによ
り、非球面特性を有する回折光学素子（回折レンズ）と
して設計できることは言うまでもない。

【００２６】なお、詳細は前記文献に譲るが、ウルトラ
・ハイ・インデックス法で回折レンズを設計する際は、
以下に示す式（ｄ）で表されるように、波長に対する屈
折率を定める。ｎ_u（λ）＝（λ／λ₀）×ｎ_u（λ₀）＋１・・・（ｄ）ここで、ｎ_u（λ）はある波長λでの屈折率、λ₀は基
準波長であり、後記の実施例のように、λ₀を２５４ｎ
ｍ、ｎ_u（λ₀）を１０００１又は１００１とすると、
波長２５７ｎｍ、２６０ｎｍの屈折率は後記のようにな
る。

【００２７】なお、以下の実施例では、非球面項として
１０次までを用いているが、１２次、１４次、・・・と
いう高次の非球面項を使用してもよい。

【００２８】実施例１実施例１の対物レンズの光軸及び軸上・軸外光線を含む
断面図を図１に示す。逆光線追跡の順の面番号１、２、
・・をｒ₁、ｒ₂、・・で、面間隔１、２、・・を
ｄ₁、ｄ₂、・・で示してある。そして、光線として、
軸上下側光線をａ、軸上上側光線をｂ、最大像高の軸外
主光線をｃ、最大像高の軸外上側光線をｄ、最大像高の
軸外下側光線をｅで示してある（他の実施例も同様）。

【００２９】この実施例は、接合レンズは用いず、石英
及び蛍石の単レンズと非平面屈折回折レンズを用いたも
のである。この対物レンズは、物体側から、第１群Ｇ
１、第２群Ｇ２、第３群Ｇ３の３群からなり、第１群Ｇ
１は、３枚の物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
からなり、第２群Ｇ２は、両凸レンズの像側の面に回折
面を設けた屈折回折レンズと、両凹レンズと、物体側に
凹面を向けた負メニスカスレンズと、両凸レンズとの４
枚からなり、第３群Ｇ３は、両凸レンズと、物体側に凸
面を向けた正メニスカスレンズと、両凹レンズと、物体
側に凹面を向けた負メニスカスレンズの像側の面に回折
面を設けた屈折回折レンズと、物体側に凹面を向けた正
メニスカスレンズとの５枚からなる。

【００３０】実施例２実施例２の対物レンズの光軸及び軸上・軸外光線を含む
断面図を図２に示す。この実施例は、第２群Ｇ２中の非
平面型回折レンズの前後に接合レンズを配置して、さら
に収差、特に軸上色収差をより良く補正したものであ
る。また、接合レンズを用いたことにより、倍率の色収
差も若干補正されているため、第３群Ｇ３の回折レンズ
は平面型回折レンズでも収差補正可能であった。

【００３１】この対物レンズは、物体側から、第１群Ｇ
１、第２群Ｇ２、第３群Ｇ３の３群からなり、第１群Ｇ
１は、２枚の物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レ
ンズとの接合レンズとの３群４枚からなり、第２群Ｇ２
は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズの像側の
面に回折面を設けた屈折回折レンズと、両凸レンズと両
凹レンズとの接合レンズとの２群３枚からなり、第３群
Ｇ３は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、
両凸レンズと、２枚の物体側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズと、両凹レンズと、物体側に凹面を向けた凹平
レンズの像側の面に回折面を設けた屈折回折レンズと、
物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの７枚から
なる。

【００３２】実施例３実施例３の対物レンズの光軸及び軸上・軸外光線を含む
断面図を図３に示す。この実施例は、第２群Ｇ２中の非
平面型回折レンズの前後に接合レンズを配置して、さら
に収差、特に軸上の色収差をより良く補正すると共に、
最も像側のレンズも接合レンズとすることにより、倍率
の色収差もより良く補正したものである。実施例２と同
様、接合レンズを用いたことにより、接合レンズで倍率
の色収差も補正されているため、第３群Ｇ３の回折レン
ズは平面型回折レンズでも収差補正可能であった。

【００３３】この対物レンズは、物体側から、第１群Ｇ
１、第２群Ｇ２、第３群Ｇ３の３群からなり、第１群Ｇ
１は、２枚の物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レ
ンズとの接合レンズとの３群４枚からなり、第２群Ｇ２
は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズの像側の
面に回折面を設けた屈折回折レンズと、両凸レンズと両
凹レンズとの接合レンズとの２群３枚からなり、第３群
Ｇ３は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、
両凸レンズと、２枚の物体側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズと、両凹レンズと、物体側に凹面を向けた凹平
レンズの像側の面に回折面を設けた屈折回折レンズと、
物体側に凹面を向けた凹平レンズと像側に凸面を向けた
平凸レンズとの接合レンズとの７群８枚からなる。

【００３４】次に、上記実施例１〜３の数値データを示
す。これらは全て無限設計の対物レンズであり、そのた
め追跡データは逆光線追跡（対物レンズの胴付から標本
面に向かっての追跡）データとなっている。各実施例の
対物レンズの焦点距離は１．８ｍｍであり、実視野はφ
０．２ｍｍである。これは焦点距離１８０ｍｍの結像レ
ンズを用いたとき、視野数φ２０ｍｍの１００×対物レ
ンズとなる。その他の仕様も全て同じであり、下記の通
りである。

【００３５】開口数：０．９作動距離：０．３ｍｍ焦点距離：１．８ｍｍ補正波長域：２５４ｎｍ〜２６０ｎｍ同焦距離：４５ｍｍ実視野：φ０．２ｍｍなお、非球面は、光軸方向をＺ軸、光軸と垂直な方向を
Ｙ軸とすると、以下の式にて表せられる。Ｚ＝ＣＹ²／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）Ｃ²Ｙ²｝］＋Ａ₄Ｙ⁴＋Ａ₆Ｙ⁶＋Ａ₈Ｙ⁸＋Ａ₁₀Ｙ¹⁰＋・・・・・（ｅ）ただし、Ｃは面頂における曲率（＝１／ｒ、ｒは曲率半
径）、Ｋは円錐係数、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀はそれぞ
れ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。

【００３６】また、レンズ材料については、石英は“Ｓ
ＩＬＩＣＡ”と、蛍石は“ＣＡＦＬ”と、回折面は
“‘ｄｏｅ’”と表記してある。なお、ＳＩＬＩＣＡ、
ＣＡＦＬの屈折率は次の通りである。波長（ｎｍ） 260.00 257.00 254.00 ＳＩＬＩＣＡ 1.502383 1.503823 1.505327 ＣＡＦＬ 1.463919 1.464887 1.465897 。

【００３７】実施例１面番号曲率半径間隔材料 0 ∞ -1.16 1 5.507 1.88 SILICA 2 6.935 6.52 3 8.180（非球面） 0.00 `doe' 4 8.180 1.82 SILICA 5 2.419 4.96 6 -6.318 1.03 SILICA 7 6.853 1.52 8 -19.819 2.11 CAFL 9 -6.692 0.35 10 113.783 2.07 CAFL 11 -13.374 3.71 12 75.513 3.63 CAFL 13 -13.567 0.11 14 6.962 1.27 SILICA 15 4.998 3.22 16 -21.815 1.07 SILICA 17 49.356 0.10 18 17.576（非球面） 0.00 `doe' 19 17.577 2.87 SILICA 20 -13.362 0.11 21 11.796 2.05 CAFL 22 34.370 0.13 23 5.406 2.43 CAFL 24 12.905 0.11 25 2.384 2.71 SILICA 26 5.168 0.41 27 ∞ 非球面係数第３面Ｋ = 0.000053 A₄ =-0.349242 ×10^-7 A₆ =-0.819122 ×10^-8 A₈ = 0.301523 ×10^-8 A₁₀=-0.812027 ×10^-9 第１８面Ｋ = 0.000021 A₄ = 0.892417 ×10^-9 A₆ = 0.508958 ×10^-10 A₈ = 0.528724 ×10^-11 A₁₀= 0.622663 ×10^-13 ウルトラ・ハイ・インデックス・データ波長 260.00nm 257.00nm 254.00nm `doe' 10237.220470 10119.110237 10001.000000 （１）Ｒ₂／Ｌ＝0.39 （２）Ｒ₁／ｔ₁＝0.88 （３）Ｄ₂／Ｄ＝1 （４）（ｈ₃×ｆ）／（Ｄ×Ｉ）＝1.2 。

【００３８】実施例２面番号曲率半径間隔材料 0 ∞ 3.98 1 4.785 3.11 SILICA 2 5.692 1.25 3 -280071.228（非球面） 0.00 `doe' 4 ∞ 1.00 SILICA 5 3.328 1.48 6 -6.637 2.11 SILICA 7 6.439 1.36 8 -46.001 2.10 CAFL 9 -6.693 0.11 10 -41.097 1.94 CAFL 11 -10.789 0.16 12 64.594 1.70 SILICA 13 -86.976 0.14 14 8.721 2.06 CAFL 15 6.897 3.73 16 -3159.076 1.83 SILICA 17 5.992 4.62 CAFL 18 -11.509 0.16 19 15.599（非球面） 0.00 `doe' 20 15.599 1.88 SILICA 21 27.121 0.12 22 12.788 3.48 CAFL 23 -8.218 1.01 SILICA 24 -161.357 0.10 25 6.314 2.47 CAFL 26 88.399 0.10 27 2.476 2.59 SILICA 28 6.085 0.40 29 ∞ 非球面係数第３面Ｋ =-1.000000 A₄ = 0.428647 ×10^-7 A₆ = 0.745365 ×10^-8 A₈ = 0.342221 ×10^-8 A₁₀=-0.134803 ×10^-8 第１９面Ｋ = 0.000021 A₄ =-0.854413 ×10^-12 A₆ = 0.272847 ×10^-12 A₈ = 0.772856 ×10^-14 A₁₀= 0.801656 ×10^-16 ウルトラ・ハイ・インデックス・データ波長 260.00nm 257.00nm 254.00nm `doe' 10237.220470 10119.110237 10001.000000 （１）Ｒ₂／Ｌ＝0.35 （２）Ｒ₁／ｔ₁＝0.96 （３）Ｄ₂／Ｄ＝1 （４）（ｈ₃×ｆ）／（Ｄ×Ｉ）＝0.68 。

【００３９】実施例３面番号曲率半径間隔材料 0 ∞ 2.87 1 4.800 2.10 SILICA 2 ∞ 1.01 CAFL 3 5.713 1.65 4 -46478.705（非球面） 0.00 `doe' 5 ∞ 1.06 SILICA 6 2.831 1.58 7 -5.553 1.99 SILICA 8 7.495 1.31 9 -37.039 2.05 CAFL 10 -6.870 0.16 11 -55.483 1.91 CAFL 12 -11.157 0.19 13 248.887 1.84 SILICA 14 -40.587 0.36 15 9.061 1.10 CAFL 16 7.047 3.66 17 -1740.047 1.81 SILICA 18 6.076 4.68 CAFL 19 -11.446 0.90 20 12.519（非球面） 0.00 `doe' 21 12.522 1.94 SILICA 22 18.894 0.10 23 13.022 3.63 CAFL 24 -7.692 1.01 SILICA 25 -119.399 0.10 26 6.315 2.47 CAFL 27 66.843 0.10 28 2.441 2.58 SILICA 29 5.190 0.41 30 ∞ 非球面係数第４面Ａ_４＝０．２１７５７１ ×10^-6 A₆ = 0.582390 ×10^-7 A₈ = 0.201677 ×10^-7 A₁₀=-0.994360 ×10^-8 第２０面Ｋ = 0.000009 A₄ =-0.811801 ×10^-9 A₆ = 0.459654 ×10^-11 A₈ = 0.179198 ×10^-12 A₁₀= 0.999790 ×10^-13 ウルトラ・ハイ・インデックス・データ波長 260.00nm 257.00nm 254.00nm `doe' 1023.722047 1012.241630 1001.000000 （１）Ｒ₂／Ｌ＝0.28 （２）Ｒ₁／ｔ₁＝0.94 （３）Ｄ₂／Ｄ＝1 （４）（ｈ₃×ｆ）／（Ｄ×Ｉ）＝0.69 。

【００４０】以上の実施例１〜３の収差図をそれぞれ図
４〜図６に示す。各図中、（ａ）は球面収差、（ｂ）は
非点収差、（ｃ）は歪曲収差、（ｄ）はコマ収差をそれ
ぞれ示す。

【００４１】上記何れの実施例も、これらの構成に限定
されるものではなく、様々な組み合せ、群構成で構成で
きることは言うまでもなく、特に屈折回折レンズに関し
ては、その製作性（回折面の裏面は平面の方が作りやす
い等）を考慮して、片面を平面として２枚のレンズ（片
方は片面が平面の屈折回折レンズ、他方は単なる屈折レ
ンズ）に分割して構成できることは言うまでもない。例
えば、実施例１の第３群Ｇ３中の屈折回折レンズを平面
で２分割して、片方を平凸形状の屈折回折レンズ、片方
を単なる平凹レンズとし、これらを接合してもよいし、
その間に空気間隔を設けてもよい。さらに、また、第２
群Ｇ２と第３群Ｇ３に少なくとも１枚配置された回折レ
ンズは、非平面型回折レンズと平行平面型回折レンズを
組み合せたものとしてもよい。

【００４２】以上の本発明の対物レンズは例えば次のよ
うに構成することができる。〔１〕物体側から順に、物体側が平面の平凸レンズ又
は物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを含み、全体
として正の屈折力の第１群と、非平面上に回折面が形成
された正のパワーを有する屈折回折レンズを少なくとも
１枚含む第２群と、負のパワーを有する屈折回折レンズ
を少なくとも１枚含む第３群とからなることを特徴とす
る対物レンズ。

【００４３】〔２〕第２群中の非平面上に形成された
回折面が瞳位置近傍に配置され、第３群の回折面が主光
線高の高い位置に配置されていることを特徴とする上記
１記載の対物レンズ。

【００４４】〔３〕第２群中の非平面上に形成された
回折面の回折によるパワーが正パワーであることを特徴
とする上記１又は２記載の対物レンズ。

【００４５】〔４〕屈折回折レンズも含めた各レンズ
の媒質が、蛍石や石英を含む、使用紫外域の波長（２５
０ｎｍ近傍）で厚さ１０ｍｍで透過率５０％以上である
物質であることを特徴とする上記１から３の何れか１項
記載の対物レンズ。

【００４６】〔５〕前記非平面上に回折面が形成され
た正のパワーを有する屈折回折レンズと、最も物体側の
レンズとの間に、蛍石と石英からなる接合レンズを有す
ることを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の対
物レンズ。

【００４７】〔６〕前記非平面上に回折面が形成され
た正のパワーを有する屈折回折レンズと、負のパワーを
有する屈折回折レンズとの間に、蛍石と石英からなる接
合レンズを有することを特徴とする上記１から４の何れ
か１項記載の対物レンズ。

【００４８】〔７〕前記非平面上に回折面が形成され
た正のパワーを有する屈折回折レンズと、最も物体側の
レンズとの間と、前記非平面上に回折面が形成された正
のパワーを有する屈折回折レンズと、負のパワーを有す
る屈折回折レンズとの間に、蛍石と石英からなる接合レ
ンズを有することを特徴とする上記１から４の何れか１
項記載の対物レンズ。

【００４９】〔８〕最も像側のレンズが正の屈折力を
持つ石英と負の屈折力を持つ蛍石の接合レンズからなる
ことを特徴とする上記１から７の何れか１項記載の対物
レンズ。

【００５０】

〔９〕前記第２群中の非平面上の回折面
が主として軸上の色収差を補正し、前記第３群中の負の
パワーを有する屈折回折レンズの回折面が主として倍率
の色収差を含む色コマ収差を補正することを特徴とする
上記から８の何れか１項記載の対物レンズ。

【００５１】〔１０〕下記の条件（１）を満足するこ
とを特徴とする上記１から９の何れか１項記載の対物レ
ンズ。（１）０．１５≦Ｒ₂／Ｌ≦０．５ただし、Ｒ₂は第２群中の屈折回折レンズの回折面の基
板が球面で構成されているときの曲率半径、Ｌは全系の
同焦距離である。

【００５２】〔１１〕下記の条件（２）から（４）を
満足することを特徴とする上記１から１０の何れか１項
記載の対物レンズ。（２）０．８≦Ｒ₁／ｔ₁≦５（３）Ｄ₂／Ｄ≧０．８（４）（ｈ₃×ｆ）／（Ｄ×Ｉ）≧０．５ただし、Ｒ₁は第１群中の前記平凸レンズ又はメニスカ
スレンズの像側の面の曲率半径、ｔ₁はその肉厚、Ｄ₂
は第２群中の正のパワーを有する屈折回折レンズの回折
面でのマージナル光束径、Ｄは対物レンズ中の最大マー
ジナル光束径、ｈ₃は第３群中の負のパワーを有する屈
折回折レンズの回折面での最大像高からの主光線高、ｆ
は対物レンズの焦点距離、Ｉは標本面での最大像高であ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、使用媒質が限定される紫外域で用いられる対
物レンズにおいても、接合レンズを多用することなく、
軸上の色収差、倍率の色収差を始めとする諸収差が良好
に補正された高倍・高ＮＡ対物レンズを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の対物レンズの光軸及び軸上
・軸外光線を含む断面図である。

【図２】本発明の実施例２の対物レンズの光軸及び軸上
・軸外光線を含む断面図である。

【図３】本発明の実施例３の対物レンズの光軸及び軸上
・軸外光線を含む断面図である。

【図４】実施例１の収差図である。

【図５】実施例２の収差図である。

【図６】実施例３の収差図である。

【図７】ウルトラ・ハイ・インデックス法を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

Ｇ１…第１群Ｇ２…第２群Ｇ３…第３群１…ウルトラ・ハイ・インデックス・レンズ２…法線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、物体側が平面の平凸レ
ンズ又は物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを含
み、全体として正の屈折力の第１群と、非平面上に回折
面が形成された正のパワーを有する屈折回折レンズを少
なくとも１枚含む第２群と、負のパワーを有する屈折回
折レンズを少なくとも１枚含む第３群とからなることを
特徴とする対物レンズ。
【請求項２】第２群中の非平面上に形成された回折面
が瞳位置近傍に配置され、第３群の回折面が主光線高の
高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１記
載の対物レンズ。
【請求項３】第２群中の非平面上に形成された回折面
の回折によるパワーが正パワーであることを特徴とする
請求項１又は２記載の対物レンズ。