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公開番号2023130687
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-09-21
出願番号2022035127
出願日2022-03-08
発明の名称対物レンズ
出願人京セラSOC株式会社
代理人弁理士法人大島特許事務所
主分類G02B 13/04 20060101AFI20230913BHJP(光学)
要約【課題】損傷しにくく、レーザーの発振波長内で色消しされており、NAが高く、視野角を通常の顕微鏡と同等に広く取る。
【解決手段】対物レンズ1は、拡大側から順に並べられた第1レンズ～第9レンズによる9枚構成とされる。第1レンズL1は負の屈折力を持つメニスカスレンズ、第2レンズL2は両凹レンズ、第3レンズL3は正の屈折力を持つメニスカスレンズ、第4レンズL4は両凸レンズ、第5レンズL5は負の屈折力を持つメニスカスレンズ、第6レンズL6は両凸レンズ、第7レンズL7は正の屈折力を持つ任意形状のレンズ、第8レンズL8は正の屈折力を持つメニスカスレンズ、第9レンズL9は正の屈折力を持つメニスカスレンズからなる。対物レンズ1は、接合レンズを含まず、開口数が0.75よりも大きく、かつ視野半角が2.5°以上である。第9レンズL9の厚みは対物レンズ1の焦点距離の1.5倍～3倍である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
接合レンズを含まず、開口数が０．７５よりも大きく、かつ視野半角ωが２．５°以上である９枚構成の対物レンズであって、拡大側から順に並べられた、
拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つメニスカスレンズからなる第１レンズ、
両凹レンズからなる第２レンズ、
拡大側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズからなる第３レンズ、
両凸レンズからなる第４レンズ、
拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つメニスカスレンズからなる第５レンズ、
両凸レンズからなる第６レンズ、
正の屈折力を持つ任意形状のレンズからなる第７レンズ、
拡大側に凸面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズからなる第８レンズ、及び、
拡大側に凸面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズからなる第９レンズにより構成されており、
最も試料面側の前記第９レンズの厚みが当該対物レンズの焦点距離の１．５倍～３倍である対物レンズ。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記第９レンズの厚みが当該対物レンズの焦点距離の２．１３倍～２．１５倍である請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記第５レンズの分散が前記第６レンズの分散より大きい請求項１又は２に記載の対物レンズ。
【請求項４】
正の屈折力を持つ前記第３レンズ、前記第４レンズ及び、前記第６レンズ～前記第９レンズがＣａＦ
２
よりなり、負の屈折力を持つ前記第１レンズ、前記第２レンズ及び前記第５レンズのうち少なくとも１枚が石英よりなる請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の対物レンズ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズに関し、特にレーザー光源の集光用途やレーザー光源による照明下での観察用途に適した小型の対物レンズに関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
各種レーザーの発振波長に対して収差補正された対物レンズは、レーザー加工装置や各種検査装置などのイメージング用途に広く使われている。レーザーの波長としては、例えば、２６６ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍ等のＹＡＧレーザーの高調波、エキシマレーザーである１９３．４ｎｍや２４８ｎｍないしこれらに近似した固体レーザー波長、レーザーダイオード光源の４０５ｎｍなどが挙げられる。
【０００３】
この種の対物レンズでは、開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｐｅｒｔｕｒｅ、ＮＡ）が大きく、視野が広いと同時に小型かつ低コストであることが望ましいとされる。以下に詳細な説明を加える。
【０００４】
まず、ＮＡは０．７５以上であることが望ましい。これは、レンズのスポット径はＮＡにより決定され、ＮＡが大きければ大きい程高い解像力が発揮できるためである。
【０００５】
視野角は一般的な顕微鏡対物レンズの視野角と同等の値を確保できることが、特に観察用途には望ましい。ここで、視野半角ωは、視野直径をＤ、対物レンズの焦点距離をｆとすると、次の式で定義される。
ω＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ÷２÷ｆ）
あるいは、像高ｙを用いて、次のように定義することもできる。
ω＝ａｒｃｔａｎ（ｙ÷ｆ）
【０００６】
例えば、一般的な視野数である視野数が２０の５０倍対物レンズを考える。この場合、結像レンズの焦点距離がｆ＝２００ｍｍであるとすれば、対物レンズの焦点距離はｆ＝４ｍｍである。視野数は、結像レンズ像面側のｍｍを単位とする視野直径であるので、対物レンズの試料面直径はＤ＝２０ｍｍ÷５０＝０．４ｍｍとなる。このとき、対物レンズの視野半角は、ω＝ａｒｃｔａｎ（０．４ｍｍ÷２÷４ｍｍ）＝２．８６°となる。
【０００７】
また、この種の対物レンズであっても、市販の顕微鏡と同程度の大きさであることが望ましい。具体的には、全長が１００ｍｍ以下、鏡筒を含めた直径４０ｍｍ以下が望ましいとされる。これは、レンズを駆動するためのピエゾステージが、安価な市販用のステージを利用できるためである。
【０００８】
コストについていえば、この種の対物レンズであっても非球面や回折光学素子を含まないことが望ましい。すなわち、対物レンズを構成する各要素は、従来から知られている通常の球面レンズから構成されることが望ましい。これは、非球面や回折光学素子といった特殊な光学素子は大きなコストアップ要因となるうえ、球面レンズには無い誤差要因になるためである。
【０００９】
また、当然ながら、レーザーの波長域内での色消しを実現しつつレンズ枚数は極力少ないことが望ましい。これは、コスト面からの要求もさることながら、レンズ枚数を低減することで、レンズ面で発生するフレアやゴーストの悪影響を除くためである。
【００１０】
したがって、単一波長のレーザー光源の集光用途やレーザー光源による照明下での観察用途に特化した特殊な対物レンズであっても、市販の対物レンズと同程度の大きさを実現しつつ、ＮＡはより大きく、視野はより広く、低コストを満足させる必要がある。さらに、実用に供するためにはレーザー光源のスペクトルの範囲（数ｐｍ～数１００ｐｍ）の範囲内で色消しがなされている必要があると同時に、枚数は極力少ないことが望ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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