WO2020044410A1 - 走査光学系および走査型共焦点顕微鏡 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a scanning optical system and a scanning confocal microscope.
- a pupil projection lens is provided between a scanning unit and an objective lens optical system (for example, see Patent Document 1).
- a scanning optical system is a scanning optical system provided between an objective lens and a scanning mechanism, and a first lens group having a negative refractive power, which is arranged in order from the scanning mechanism side.
- At least one lens included in any of the first lens group, the second lens group, and the third lens group has a negative refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ d2 ⁇ 50 The following conditional expression is satisfied.
- hmax is the maximum distance from the optical axis of the principal ray that defines the maximum image height among principal rays passing through the rear focal point of the objective lens.
- ⁇ d1 d-line of the lens having the positive refractive power is used as a reference. Abbe number, the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the d-line is nd1, the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the F-line is nF1, and the refractive index of the lens having the positive refractive power is nF1.
- ⁇ d1 (nd1-1) / (nF1-nC1) defined by the following equation.
- ⁇ d2 is an Abbe number based on the d-line of the lens having the negative refractive power
- the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the d-line is nd2
- the F of the lens having the negative refractive power is Fd.
- the refractive index for the line is nF2 and the refractive index for the C-line of the lens having the negative refractive power is nC2
- ⁇ d2 (nd2-1) / (nF2-nC2)
- a scanning optical system is a scanning optical system provided between an objective lens and a scanning mechanism, and a first lens group having a negative refractive power, which is arranged in order from the scanning mechanism side.
- At least one lens included has a positive refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ gF1 ⁇ ( ⁇ 0.00168 ⁇ ⁇ d1) ⁇ 0.644> 0.03
- At least one lens included in any of the first lens group, the second lens group, and the third lens group has a negative refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ gF2-( ⁇ 0.00168 ⁇ ⁇ d2) ⁇ 0.644 ⁇ 0.002
- the following conditional expression is satisfied.
- hmax is the maximum distance from the optical axis of the principal ray that defines the maximum image height among principal rays passing through the rear focal point of the objective lens.
- ⁇ d1 d-line of the lens having the positive refractive power is used as a reference. Abbe number, the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the d-line is nd1, the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the F-line is nF1, and the refractive index of the lens having the positive refractive power is nF1.
- ⁇ d1 (nd1-1) / (nF1-nC1) defined by the following equation.
- ⁇ d2 is an Abbe number based on the d-line of the lens having the negative refractive power
- the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the d-line is nd2
- the F of the lens having the negative refractive power is Fd.
- ⁇ gF2 a partial dispersion ratio of the lens having the negative refractive power, where ng2 is the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the g-line, and the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the F-line.
- ng2 the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the g-line
- ⁇ gF2 (ng2-nF2) / (nF2-nC2) defined by the following equation.
- a scanning optical system is a scanning optical system provided between an objective lens and a scanning mechanism, wherein the first lens group having a negative refractive power is arranged in order from the scanning mechanism side.
- a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power, wherein any one of the first lens group, the second lens group, and the third lens group At least one lens included has a positive refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ d1> 80
- At least one lens included in any of the first lens group, the second lens group, and the third lens group has a negative refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ d2 ⁇ 50 The following conditional expression is satisfied.
- FOV is the maximum field number of the scanning optical system.
- ⁇ d1 Abbe number based on the d line of the lens having the positive refractive power
- nd1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the d line.
- nF1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the F line and nC1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the C line
- ⁇ d1 (nd1) -1) / (nF1-nC1)
- ⁇ d2 is an Abbe number based on the d-line of the lens having the negative refractive power
- the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the d-line is nd2
- the F of the lens having the negative refractive power is Fd.
- a scanning optical system is a scanning optical system provided between an objective lens and a scanning mechanism, wherein the first lens group having a negative refractive power is arranged in order from the scanning mechanism side.
- a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power, wherein any one of the first lens group, the second lens group, and the third lens group At least one lens included has a positive refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ gF1 ⁇ ( ⁇ 0.00168 ⁇ ⁇ d1) ⁇ 0.644> 0.03
- At least one lens included in any of the first lens group, the second lens group, and the third lens group has a negative refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ gF2-( ⁇ 0.00168 ⁇ ⁇ d2) ⁇ 0.644 ⁇ 0.002 The following conditional expression is satisfied.
- FOV is the maximum field number of the scanning optical system.
- ⁇ d1 Abbe number based on the d line of the lens having the positive refractive power
- nd1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the d line.
- nF1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the F line and nC1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the C line
- the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the d-line is nd2
- the F of the lens having the negative refractive power is Fd.
- ⁇ gF2 a partial dispersion ratio of the lens having the negative refractive power, where ng2 is the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the g-line, and the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the F-line.
- ng2 the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the g-line
- ⁇ gF2 (ng2-nF2) / (nF2-nC2) defined by the following equation.
- a scanning optical system is a scanning optical system provided between an objective lens and a scanning mechanism, wherein the first lens group having a negative refractive power is arranged in order from the scanning mechanism side.
- a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power, wherein any one of the first lens group, the second lens group, and the third lens group At least one lens included has a positive refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ d1> 80
- At least one lens included in any of the first lens group, the second lens group, and the third lens group has a negative refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ d2 ⁇ 50 The following conditional expression is satisfied.
- ⁇ max ⁇ 48.0 [mm]
- ⁇ max the maximum outer diameter of the scanning optical system
- ⁇ d1 Abbe number based on the d-line of the lens having the positive refractive power
- nd1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power for the d-line.
- nF1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the F line and nC1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the C line
- ⁇ d1 (nd1) -1) / (nF1-nC1)
- ⁇ d2 is an Abbe number based on the d-line of the lens having the negative refractive power
- the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the d-line is nd2
- the F of the lens having the negative refractive power is Fd.
- a scanning optical system is a scanning optical system provided between an objective lens and a scanning mechanism, wherein the first lens group having a negative refractive power is arranged in order from the scanning mechanism side.
- a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power, wherein any one of the first lens group, the second lens group, and the third lens group At least one lens included has a positive refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ gF1 ⁇ ( ⁇ 0.00168 ⁇ ⁇ d1) ⁇ 0.644> 0.03
- At least one lens included in any of the first lens group, the second lens group, and the third lens group has a negative refractive power and satisfies the following conditional expression; ⁇ gF2-( ⁇ 0.00168 ⁇ ⁇ d2) ⁇ 0.644 ⁇ 0.002 The following conditional expression is satisfied.
- ⁇ max ⁇ 48.0 [mm]
- ⁇ max the maximum outer diameter of the scanning optical system
- ⁇ d1 Abbe number based on the d-line of the lens having the positive refractive power
- nd1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power for the d-line.
- nF1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the F line and nC1 is the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the C line
- the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the d-line is nd2
- the F of the lens having the negative refractive power is Fd.
- ⁇ gF2 a partial dispersion ratio of the lens having the negative refractive power, where ng2 is the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the g-line, and the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the F-line.
- ng2 the refractive index of the lens having the negative refractive power with respect to the g-line
- ⁇ gF2 (ng2-nF2) / (nF2-nC2) defined by the following equation.
- the scanning confocal microscope according to the seventh aspect includes the objective lens, the scanning mechanism, and the scanning optical system according to the first to sixth aspects.
- FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a scanning confocal microscope provided with a scanning optical system.
- FIG. 2 is a lens configuration diagram of a scanning optical system according to a first example.
- FIG. 4 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the first example.
- FIG. 9 is a lens configuration diagram of a scanning optical system according to a second example.
- FIG. 9 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the second example.
- FIG. 13 is a lens configuration diagram of a scanning optical system according to a third example.
- FIG. 13 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the third example.
- FIG. 13 is a lens configuration diagram of a scanning optical system according to a fourth example.
- FIG. 1 is a lens configuration diagram of a scanning optical system according to a fourth example.
- FIG. 14 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the fourth example. It is a lens block diagram of the scanning optical system concerning 5th Example. FIG. 14 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the fifth example. It is a lens block diagram of the scanning optical system concerning 6th Example. FIG. 14 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the sixth example. It is a lens block diagram of the scanning optical system concerning 7th Example.
- FIG. 14 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the seventh example. It is explanatory drawing which shows the modification of the scanning confocal microscope provided with the scanning optical system.
- the scanning confocal microscope 1 includes a first condensing optical system 2 for condensing an illumination laser beam from a light source unit 6 on a sample SA, and a laser beam condensed on the sample SA to deflect the laser beam.
- a scanning device 3 for scanning on the SA, a light detecting device 5 for detecting a light intensity signal from the sample SA, and a second condensing optical system 4 for guiding light from the sample SA to the light detecting device 5 are mainly configured. Is done.
- the first condensing optical system 2 includes a collimator lens 21 that converts laser light (light flux) oscillated from the light source unit 6 into parallel light, and a dichroic mirror 22 that reflects the laser light from the collimator lens 21 toward the sample SA. And a second objective lens 23 and an objective lens 24 for condensing the laser light reflected by the dichroic mirror 22 on the sample SA.
- the second objective lens 23 is provided in the lens barrel 11 of the microscope main body 10, and the collimator lens 21 and the dichroic mirror 22 are provided in the microscope housing 12 provided above the lens barrel 11.
- the light source unit 6 and the microscope housing 12 are connected by an optical fiber 69 using connectors C3 and C4.
- the scanning device 3 includes, for example, a scanning mechanism (scanner) 31 having a galvanomirror (not shown) or a resonant mirror (not shown), and a scanning optical system 32, and includes a microscope housing. It is arranged between the dichroic mirror 22 and the second objective lens 23 in the section 12.
- the scanning mechanism (scanner) 31 deflects the incident laser light. That is, the scanning mechanism (scanner) 31 scans the sample SA by deflecting the laser light focused on the sample SA.
- the scanning optical system 32 is an optical system provided between the objective lens 24 and the scanning mechanism (scanner) 31.
- the scanning optical system 32 is an optical system in which the focal position of the scanning optical system 32 is located on an image plane I conjugate with the sample SA (scanning surface of the sample SA).
- the second condensing optical system 4 includes an objective lens 24 and a second objective lens 23, a total reflection mirror 42 that reflects the fluorescence from the sample SA, and a fluorescent light reflected by the total reflection mirror 42, A first condensing lens 41 for condensing light on a light shielding plate 52 having a hole 51 is provided.
- the total reflection mirror 42 and the first condenser lens 41 are disposed above the dichroic mirror 22 and the collimator lens 21 in the microscope housing 12.
- the light detection device 5 includes a light shielding plate 52 having a pinhole 51 (opening), an optical fiber 53 on which light (fluorescence) passing through the pinhole 51 enters, and light (fluorescence) passing through the pinhole 51 and the optical fiber 53. ) And a detection unit 55 for detecting).
- the light-shielding plate 52 is disposed in the microscope housing 12, and the optical fiber 53 is connected to the microscope housing 12 and the detection unit 55 using connectors C1 and C2.
- a processing unit 57 is electrically connected to the detection unit 55 via a cable 56. Image processing (of the sample SA) is performed based on a detection signal detected by the detection unit 55, and an image of the processing unit 57 is displayed.
- An observation image of the sample SA obtained by the processing is displayed on a monitor (not shown).
- the illumination light emitted from the scanning device 3 is configured to be once collected on the image forming plane (primary image plane) 13 and then collected again on the sample SA by the second objective lens 23 and the objective lens 24.
- the scanning plane, the imaging plane 13 and the pinhole 51 of the sample SA are in a conjugate relationship with each other.
- the scanning optical system SL according to the first embodiment has a negative refractive power, for example, arranged in order from the scanning mechanism 31 (pupil conjugate plane P), like the scanning optical system SL (1) shown in FIG. It comprises a first lens group G1, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the Petzval sum can be made close to zero, and the image plane can be reduced.
- the curvature can be corrected well.
- the scanning optical system SL according to the first embodiment may be the scanning optical system SL (2) shown in FIG. 4, the scanning optical system SL (3) shown in FIG. 6, or the scanning optical system SL (4) shown in FIG. ) Is fine. Further, the scanning optical system SL according to the first embodiment may be the scanning optical system SL (5) shown in FIG. 10, the scanning optical system SL (6) shown in FIG. 12, or the scanning optical system SL shown in FIG. (7) may be used.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a positive refractive power. Satisfies the following conditional expression (1).
- ⁇ d1 Abbe number based on the d-line of a lens having a positive refractive power, the refractive index of the lens having a positive refractive power with respect to the d-line is nd1, and the F-line of the lens having a positive refractive power
- nF1 is the refractive index with respect to and nC1 is the refractive index with respect to the C-line of the lens having a positive refractive power
- ⁇ d1 (nd1-1) / (nF1-nC1)
- Conditional expression (1) defines the Abbe number of the lens material having a positive refractive power.
- the lens having the positive refractive power satisfies the conditional expression (1), the dispersion of light in the lens having the positive refractive power is reduced, and thus the chromatic aberration of magnification can be corrected well.
- conditional expression (1) If the corresponding value of conditional expression (1) is below the lower limit, the dispersion of light in the lens having a positive refractive power becomes large, so that it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the lower limit of conditional expression (1) By setting the lower limit of conditional expression (1) to 90, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a negative refractive power.
- ⁇ d2 is an Abbe number based on the d-line of the lens having a negative refractive power
- the refractive index of the lens having a negative refractive power with respect to the d-line is nd2
- the F-line of the lens having a negative refractive power is the refractive index of the lens having a negative refractive power
- nF2 is the refractive index of the lens having a negative refractive power
- nC2 is the refractive index of the lens having a negative refractive power with respect to the C line
- ⁇ d2 (nd2-1) / (nF2-nC2)
- Conditional expression (2) defines the Abbe number of the material of the lens having a negative refractive power.
- the lens having a negative refractive power satisfies the conditional expression (2), by combining a lens having a negative refractive power having a large light dispersion and a lens having a positive refractive power having a small light dispersion. And chromatic aberration of magnification can be satisfactorily corrected.
- conditional expression (2) If the corresponding value of the conditional expression (2) exceeds the upper limit value, the dispersion of light in the lens having a negative refractive power becomes small, so that the magnification in combination with the lens having a positive refractive power (small light dispersion) is obtained. It becomes difficult to correct chromatic aberration.
- the upper limit of conditional expression (2) By setting the upper limit of conditional expression (2) to 40, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- the scanning optical system SL according to the first embodiment satisfies the following conditional expression (3).
- hmax ⁇ 18.0 [mm] (3)
- hmax is the maximum distance from the optical axis of the principal ray defining the maximum image height among the principal rays passing through the rear focal point of the objective lens 24.
- Conditional expression (3) defines the maximum distance from the optical axis of the principal ray defining the maximum image height among the principal rays passing through the rear focal point of the objective lens 24.
- conditional expression (3) the maximum image height increases, so that the maximum number of fields of the scanning optical system SL increases, and the field of view can be widened.
- conditional expressions (1) to (3) it becomes possible to reduce lateral chromatic aberration and widen the field of view.
- the principal ray is a ray passing through the center of the aperture stop.
- the objective lens of a microscope is telecentric, and the rear focal position of the objective lens is the position of the exit pupil (aperture stop) of the objective lens. Therefore, the principal ray of the scanning optical system SL in the scanning confocal microscope 1 passes through the rear focal point of the objective lens 24.
- a pupil conjugate plane P conjugate with the exit pupil of the objective lens 24 is formed at a position closer to the scanning mechanism 31 than the scanning optical system SL, and the scanning mechanism 31 is arranged near the pupil conjugate plane P.
- the maximum number of fields of view of the scanning optical system SL is the diameter of the image plane I conjugate with the sample SA (scanning plane of the sample SA), that is, the image plane 13 (primary image) formed by the second objective lens 23. Surface).
- conditional expression (3) If the corresponding value of the conditional expression (3) is below the lower limit, the maximum image height decreases, so that the maximum number of fields of the scanning optical system SL decreases, and it becomes difficult to widen the field of view.
- the lower limit of conditional expression (3) By setting the lower limit of conditional expression (3) to 18.3 [mm], the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (4).
- ⁇ gF1 ( ⁇ 0.00168 ⁇ ⁇ d1) ⁇ 0.644> 0.03 (4)
- ⁇ gF1 the partial dispersion ratio of the lens having a positive refractive power
- the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the g-line is ng1
- the refractive index of the lens having the positive refractive power with respect to the F-line is nF1.
- nC1 is the refractive index of the lens having a positive refractive power with respect to the C line
- ⁇ gF1 (ng1-nF1) / (nF1-nC1) defined by the following equation.
- Conditional expression (4) defines the relationship between the partial dispersion ratio of the lens material having a positive refractive power and the Abbe number.
- the lens having the positive refractive power satisfies the conditional expression (4), the chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light is favorably corrected using the anomalous dispersion of the material of the lens having the positive refractive power. It can be carried out.
- Condition (4) If the value of Condition (4) is below the lower limit, the effect of anomalous dispersion will be insufficient, and it will be difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the lower limit of conditional expression (4) By setting the lower limit of conditional expression (4) to 0.04, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the following conditional expression (5).
- ⁇ gF2 is a partial dispersion ratio of a lens having a negative refractive power
- the refractive index of the lens having a negative refractive power with respect to the g-line is ng2
- the refractive index of the lens having a negative refractive power with respect to the F-line is nF2.
- nC2 is the refractive index of the lens having a negative refractive power with respect to the C line
- ⁇ gF2 (ng2-nF2) / (nF2-nC2) defined by the following equation.
- Conditional expression (5) defines the relationship between the partial dispersion ratio of the lens material having a negative refractive power and the Abbe number.
- the lens having the negative refractive power satisfies the conditional expression (5), the chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light is favorably corrected using the anomalous dispersion of the material of the lens having the negative refractive power. It can be carried out.
- conditional expression (5) If the corresponding value of conditional expression (5) exceeds the upper limit, the effect of anomalous dispersion is insufficient, and it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the upper limit of conditional expression (5) By setting the upper limit of conditional expression (5) to -0.004, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the above-described at least one lens having a positive refractive power may satisfy the following conditional expression (6).
- Conditional expression (6) defines the partial dispersion ratio of the lens material having a positive refractive power.
- the anomalous dispersion of the material of the lens having the positive refractive power becomes appropriate, and the correction of the chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light becomes satisfactory. It can be carried out.
- conditional expression (6) exceeds the upper limit, the effect of the anomalous dispersion of the material of the lens having a positive refractive power becomes excessive, so that it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the upper limit of conditional expression (6) By setting the upper limit of conditional expression (6) to 0.535, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the following conditional expression (7).
- Conditional expression (7) defines the partial dispersion ratio of the material of the lens having negative refractive power.
- the anomalous dispersion of the material of the lens having the negative refractive power becomes appropriate, and the correction of the lateral chromatic aberration in the wavelength region of visible light is favorably performed. It can be carried out.
- conditional expression (7) If the corresponding value of the conditional expression (7) is below the lower limit, the effect of the anomalous dispersion of the material of the lens having a negative refractive power becomes excessive, and it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the lower limit of conditional expression (7) By setting the lower limit of conditional expression (7) to 0.58, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the second embodiment has a negative refractive power, which is arranged in order from the scanning mechanism 31 (pupil conjugate plane P), for example, like the scanning optical system SL (1) shown in FIG. It comprises a first lens group G1, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the Petzval sum can be made close to zero, and the image plane can be reduced.
- the curvature can be corrected well.
- the scanning optical system SL according to the second embodiment may be the scanning optical system SL (2) shown in FIG. 4, the scanning optical system SL (3) shown in FIG. 6, or the scanning optical system SL (4) shown in FIG. ) Is fine. Further, the scanning optical system SL according to the second embodiment may be the scanning optical system SL (5) shown in FIG. 10, the scanning optical system SL (6) shown in FIG. 12, or the scanning optical system SL shown in FIG. (7) may be used.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a positive refractive power.
- conditional expression (4) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (4), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (4) By setting the lower limit of conditional expression (4) to 0.04, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a negative refractive power.
- conditional expression (5) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (5), chromatic aberration of magnification in the visible light wavelength region can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (5) By setting the upper limit of conditional expression (5) to -0.004, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the second embodiment satisfies the following conditional expression (3).
- conditional expression (3) it is possible to widen the field of view as in the first embodiment.
- conditional expression (3) and conditional expressions (4) to (5) it becomes possible to reduce lateral chromatic aberration and widen the field of view.
- the lower limit of conditional expression (3) By setting the lower limit of conditional expression (3) to 18.3 [mm], the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (1) described above.
- conditional expression (1) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (1), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (1) By setting the lower limit of conditional expression (1) to 90, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the above-described conditional expression (2) described above.
- conditional expression (2) When the lens having the negative refractive power satisfies the conditional expression (2), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (2) By setting the upper limit of conditional expression (2) to 40, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (6).
- conditional expression (6) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (6), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (6) By setting the upper limit of conditional expression (6) to 0.535, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- the above-mentioned at least one lens having a negative refractive power may satisfy the following conditional expression (7).
- conditional expression (7) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (7), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (7) By setting the lower limit of conditional expression (7) to 0.58, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the third embodiment has the same configuration as the scanning optical system SL according to the first embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are used for the description.
- the scanning optical system SL according to the third embodiment has a negative refractive power, for example, arranged in order from the scanning mechanism 31 (pupil conjugate plane P), like the scanning optical system SL (1) shown in FIG. It comprises a first lens group G1, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the Petzval sum can be made close to zero, and the image plane can be reduced.
- the curvature can be corrected well.
- the scanning optical system SL according to the third embodiment may be the scanning optical system SL (2) shown in FIG. 4, the scanning optical system SL (3) shown in FIG. 6, or the scanning optical system SL (4) shown in FIG. ) Is fine. Further, the scanning optical system SL according to the third embodiment may be the scanning optical system SL (5) shown in FIG. 10, the scanning optical system SL (6) shown in FIG. 12, or the scanning optical system SL shown in FIG. (7) may be used.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a positive refractive power.
- conditional expression (1) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (1), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (1) By setting the lower limit of conditional expression (1) to 90, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a negative refractive power.
- conditional expression (2) When the lens having the negative refractive power satisfies the conditional expression (2), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (2) By setting the upper limit of conditional expression (2) to 40, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- the scanning optical system SL according to the third embodiment satisfies the following conditional expression (8).
- FOV FOV ⁇ 23 [mm] (8)
- FOV is the maximum number of fields of view of the scanning optical system SL.
- Conditional expression (8) defines the maximum number of fields of view of the scanning optical system SL.
- the maximum number of fields of view of the scanning optical system SL increases, so that the field of view can be widened.
- conditional expressions (1) and (2) and conditional expression (8) it becomes possible to reduce lateral chromatic aberration and widen the field of view.
- the maximum number of fields of view of the scanning optical system SL is the diameter of the image plane I conjugate to the sample SA (scanning plane of the sample SA), that is, the imaging plane 13 (primary image plane) by the second objective lens 23. Shows the diameter of
- conditional expression (8) If the corresponding value of the conditional expression (8) is below the lower limit, the maximum number of fields of the scanning optical system SL becomes small, and it becomes difficult to widen the field of view.
- the lower limit of conditional expression (8) By setting the lower limit of conditional expression (8) to 24 [mm], the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (4).
- conditional expression (4) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (4), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (4) By setting the lower limit of conditional expression (4) to 0.04, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the following conditional expression (5) described above.
- conditional expression (5) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (5), chromatic aberration of magnification in the visible light wavelength region can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (5) By setting the upper limit of conditional expression (5) to -0.004, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (6).
- conditional expression (6) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (6), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (6) By setting the upper limit of conditional expression (6) to 0.535, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the following conditional expression (7).
- conditional expression (7) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (7), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (7) By setting the lower limit of conditional expression (7) to 0.58, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the fourth embodiment has a negative refractive power, which is arranged in order from the scanning mechanism 31 (pupil conjugate plane P), like the scanning optical system SL (1) shown in FIG. 2, for example. It comprises a first lens group G1, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the Petzval sum can be approximated to zero, and the image plane can be reduced.
- the curvature can be corrected well.
- the scanning optical system SL according to the fourth embodiment may be the scanning optical system SL (2) shown in FIG. 4, the scanning optical system SL (3) shown in FIG. 6, or the scanning optical system SL (4) shown in FIG. ) Is fine. Further, the scanning optical system SL according to the fourth embodiment may be the scanning optical system SL (5) shown in FIG. 10, the scanning optical system SL (6) shown in FIG. 12, or the scanning optical system SL shown in FIG. (7) may be used.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a positive refractive power.
- conditional expression (4) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (4), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (4) By setting the lower limit of conditional expression (4) to 0.04, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a negative refractive power.
- conditional expression (5) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (5), chromatic aberration of magnification in the visible light wavelength region can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (5) By setting the upper limit of conditional expression (5) to -0.004, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the fourth embodiment satisfies the following conditional expression (8).
- conditional expression (8) it is possible to widen the field of view as in the first embodiment.
- conditional expressions (4) to (5) and the conditional expression (8) it is possible to reduce the chromatic aberration of magnification and widen the field of view.
- the lower limit of conditional expression (8) 24 [mm] the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (1).
- conditional expression (1) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (1), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (1) By setting the lower limit of conditional expression (1) to 90, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- the above-mentioned at least one lens having a negative refractive power may satisfy the following conditional expression (2) described above.
- conditional expression (2) When the lens having the negative refractive power satisfies the conditional expression (2), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (2) By setting the upper limit of conditional expression (2) to 40, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the above-described conditional expression (6) described above.
- conditional expression (6) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (6), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (6) By setting the upper limit of conditional expression (6) to 0.535, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the following conditional expression (7).
- conditional expression (7) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (7), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (7) By setting the lower limit of conditional expression (7) to 0.58, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the fifth embodiment has the same configuration as the scanning optical system SL according to the first embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are used for the description.
- the scanning optical system SL according to the fifth embodiment has a negative refractive power, for example, arranged in order from the scanning mechanism 31 (pupil conjugate plane P), like the scanning optical system SL (1) shown in FIG. It comprises a first lens group G1, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the Petzval sum can be approximated to zero, and the image plane can be reduced.
- the curvature can be corrected well.
- the scanning optical system SL according to the fifth embodiment may be the scanning optical system SL (2) shown in FIG. 4, the scanning optical system SL (3) shown in FIG. 6, or the scanning optical system SL (4) shown in FIG. ) Is fine.
- the scanning optical system SL according to the fifth embodiment may be the scanning optical system SL (5) shown in FIG. 10, the scanning optical system SL (6) shown in FIG. 12, or the scanning optical system SL shown in FIG. (7) may be used.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a positive refractive power.
- conditional expression (1) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (1), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (1) By setting the lower limit of conditional expression (1) to 90, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a negative refractive power.
- conditional expression (2) When the lens having the negative refractive power satisfies the conditional expression (2), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (2) By setting the upper limit of conditional expression (2) to 40, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- the scanning optical system SL according to the fifth embodiment satisfies the following conditional expression (9).
- Conditional expression (9) defines the maximum outer diameter of the scanning optical system SL.
- conditional expression (9) the maximum outer diameter of the scanning optical system SL is increased, so that the maximum number of fields of view of the scanning optical system SL can be increased, and the field of view can be widened.
- conditional expressions (1) and (2) and conditional expression (9) it becomes possible to reduce lateral chromatic aberration and widen the field of view.
- conditional expression (9) If the corresponding value of the conditional expression (9) is below the lower limit, the maximum outer diameter of the scanning optical system SL becomes smaller, so that the maximum number of fields of the scanning optical system SL becomes smaller, and it becomes difficult to widen the field of view.
- the lower limit of conditional expression (9) By setting the lower limit of conditional expression (9) to 48.5 [mm], the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (4) described above.
- conditional expression (4) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (4), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (4) By setting the lower limit of conditional expression (4) to 0.04, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the following conditional expression (5).
- conditional expression (5) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (5), chromatic aberration of magnification in the visible light wavelength region can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (5) By setting the upper limit of conditional expression (5) to -0.004, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the above-described at least one lens having a positive refractive power may satisfy the following conditional expression (6) described above.
- conditional expression (6) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (6), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (6) By setting the upper limit of conditional expression (6) to 0.535, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- the above-mentioned at least one lens having a negative refractive power may satisfy the following conditional expression (7).
- conditional expression (7) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (7), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (7) By setting the lower limit of conditional expression (7) to 0.58, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the sixth embodiment has a negative refractive power, which is arranged in order from the scanning mechanism 31 (pupil conjugate plane P), like the scanning optical system SL (1) shown in FIG. 2, for example. It comprises a first lens group G1, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the Petzval sum can be made close to zero, and the image plane can be reduced.
- the curvature can be corrected well.
- the scanning optical system SL according to the sixth embodiment may be the scanning optical system SL (2) shown in FIG. 4, the scanning optical system SL (3) shown in FIG. 6, or the scanning optical system SL (4) shown in FIG. ) Is fine.
- the scanning optical system SL according to the sixth embodiment may be the scanning optical system SL (5) shown in FIG. 10, the scanning optical system SL (6) shown in FIG. 12, or the scanning optical system SL shown in FIG. (7) may be used.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a positive refractive power.
- conditional expression (4) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (4), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (4) By setting the lower limit of conditional expression (4) to 0.04, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens included in any of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 has a negative refractive power.
- conditional expression (5) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (5), chromatic aberration of magnification in the visible light wavelength region can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (5) By setting the upper limit of conditional expression (5) to -0.004, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the sixth embodiment satisfies the following conditional expression (9).
- conditional expression (9) it is possible to widen the field of view as in the first embodiment.
- conditional expressions (4) to (5) and conditional expression (9) it becomes possible to reduce lateral chromatic aberration and widen the field of view.
- the lower limit of conditional expression (9) By setting the lower limit of conditional expression (9) to 48.5 [mm], the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (1).
- conditional expression (1) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (1), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (1) By setting the lower limit of conditional expression (1) to 90, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- the above-mentioned at least one lens having a negative refractive power may satisfy the following conditional expression (2) described above.
- conditional expression (2) When the lens having the negative refractive power satisfies the conditional expression (2), chromatic aberration of magnification can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (2) By setting the upper limit of conditional expression (2) to 40, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the above-described conditional expression (6) described above.
- conditional expression (6) When the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (6), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the upper limit of conditional expression (6) By setting the upper limit of conditional expression (6) to 0.535, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- the above-described at least one lens having a negative refractive power may satisfy the above-described conditional expression (7).
- conditional expression (7) When the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (7), chromatic aberration of magnification in the wavelength region of visible light can be favorably corrected as in the first embodiment.
- the lower limit of conditional expression (7) By setting the lower limit of conditional expression (7) to 0.58, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the first to sixth embodiments may satisfy the following conditional expression (10).
- Conditional expression (10) defines the relationship between the maximum field number of the scanning optical system SL and the focal length of the scanning optical system SL.
- conditional expression (10) the size of the scanning mechanism 31 is appropriately maintained, the scanning speed is maintained, the maximum number of fields of the scanning optical system SL is increased, and a wide field of view on the sample SA is obtained. It is possible to obtain.
- conditional expression (10) If the corresponding value of the conditional expression (10) is below the lower limit, the focal length of the scanning optical system SL increases, and the numerical aperture of the scanning optical system SL decreases. As a result, in order to secure brightness, it is necessary to increase the diameter of the pupil where the scanning mechanism 31 is arranged, and the size of the scanning mechanism 31 increases. By setting the lower limit of conditional expression (10) to 0.40, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- conditional expression (10) exceeds the upper limit, the focal length of the scanning optical system SL becomes short, and it is necessary to increase the deflection angle of the laser beam by the scanning mechanism 31. As a result, the speed at which the scanning mechanism 31 scans the sample SA with the laser light is reduced. Further, when the focal length of the scanning optical system SL is shortened, image forming performance such as curvature of field and chromatic aberration of magnification is reduced in the peripheral portion of the visual field. By setting the upper limit of conditional expression (10) to 0.50, the effect of the present embodiment can be made more reliable.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (11).
- ⁇ Ct1 (0.0048 ⁇ ⁇ d1) ⁇ 0.542 ⁇ 0.05 (11)
- ⁇ Ct1 a partial dispersion ratio of a lens having a positive refractive power
- the refractive index of the lens having a positive refractive power with respect to the C line is nC1
- the refractive index of the lens having a positive refractive power with respect to the t line is nt1.
- nF1 is the refractive index of the lens having a positive refractive power with respect to the F line
- ⁇ Ct1 (nC1-nt1) / (nF1-nC1) defined by the following equation.
- Conditional expression (11) defines the relationship between the partial dispersion ratio of the lens material having a positive refractive power and the Abbe number.
- the lens having a positive refractive power satisfies the conditional expression (11)
- the wavelength range of the visible light and the wavelength range of the infrared light using the anomalous dispersion of the material of the lens having the positive refractive power
- chromatic aberration of magnification in a wavelength range up to about 1000 nm can be favorably corrected. This makes it possible to satisfactorily correct lateral chromatic aberration even in a scanning confocal microscope that uses excitation light in a wavelength range of about 700 nm to 1000 nm and that supports fluorescence observation by multiphoton excitation.
- condition (11) exceeds the upper limit, the effect of anomalous dispersion will be insufficient, and it will be difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the upper limit of conditional expression (11) By setting the upper limit of conditional expression (11) to ⁇ 0.10, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the following conditional expression (12).
- ⁇ Ct2 (0.0048 ⁇ ⁇ d2) ⁇ 0.542> 0.01 (12)
- ⁇ Ct2 is a partial dispersion ratio of a lens having a negative refractive power
- the refractive index of the lens having a negative refractive power with respect to the C line is nC2
- the refractive index of the lens having a negative refractive power with respect to the t line is nt2.
- nF2 is the refractive index of the lens having a negative refractive power with respect to the F line
- ⁇ Ct2 (nC2-nt2) / (nF2-nC2) defined by the following equation.
- Conditional expression (12) defines the relationship between the partial dispersion ratio of the lens material having a negative refractive power and the Abbe number.
- the lens having negative refractive power satisfies the conditional expression (12)
- the wavelength range of visible light and the wavelength range of infrared light using the anomalous dispersion of the material of the lens having negative refractive power
- chromatic aberration of magnification in a wavelength range up to about 1000 nm can be favorably corrected. This makes it possible to satisfactorily correct lateral chromatic aberration even in a scanning confocal microscope that uses excitation light in a wavelength range of about 700 nm to 1000 nm and that supports fluorescence observation by multiphoton excitation.
- conditional expression (12) If the corresponding value of conditional expression (12) is below the lower limit, the effect of anomalous dispersion is insufficient, and it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the lower limit of conditional expression (12) By setting the lower limit of conditional expression (12) to 0.015, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a positive refractive power described above may satisfy the following conditional expression (13).
- Conditional expression (13) defines the partial dispersion ratio of the lens material having a positive refractive power.
- the anomalous dispersion of the material of the lens having the positive refractive power becomes appropriate, and the wavelength range of the visible light and the wavelength range of the infrared light ( For example, chromatic aberration of magnification in a wavelength range up to about 1000 nm) can be favorably corrected.
- conditional expression (13) If the corresponding value of conditional expression (13) is below the lower limit, the effect of the anomalous dispersion of the material of the lens having a positive refractive power becomes excessive, so that it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the lower limit of conditional expression (13) By setting the lower limit of conditional expression (13) to 0.82, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- At least one lens having a negative refractive power described above may satisfy the following conditional expression (14).
- Conditional expression (14) defines the partial dispersion ratio of the material of the lens having a negative refractive power.
- the anomalous dispersion of the material of the lens having the negative refractive power becomes appropriate, and the wavelength range of the visible light and the wavelength range of the infrared light ( For example, chromatic aberration of magnification in a wavelength range up to about 1000 nm) can be favorably corrected.
- conditional expression (14) exceeds the upper limit, the effect of the anomalous dispersion of the material of the lens having a negative refractive power becomes excessive, so that it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.
- the upper limit of conditional expression (14) By setting the upper limit of conditional expression (14) to 0.75, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the first to sixth embodiments may satisfy the following conditional expressions (15) to (17).
- Conditional expression (15) defines the power (refractive power) of the first lens group G1.
- Conditional expression (16) defines the power (refractive power) of the second lens group G2.
- Conditional expression (17) defines the power (refractive power) of the third lens group G3.
- conditional expression (15) When the corresponding value of the conditional expression (15) is below the lower limit, the negative power of the first lens group G1 becomes excessive, so that the Petzval sum increases on the negative side, and it becomes difficult to correct the field curvature. .
- the lower limit of conditional expression (15) By setting the lower limit of conditional expression (15) to 1.7, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- conditional expression (15) exceeds the upper limit, the negative power of the first lens group G1 becomes insufficient, so that the Petzval sum increases to the plus side, and it becomes difficult to correct the field curvature.
- conditional expression (16) If the corresponding value of the conditional expression (16) is below the lower limit, the positive power of the second lens group G2 becomes excessive, so that it becomes difficult to correct off-axis aberrations, particularly coma and chromatic aberration of magnification. Further, the Petzval sum increases to the plus side, and it becomes difficult to correct the field curvature.
- conditional expression (16) exceeds the upper limit, the positive power of the second lens group G2 becomes insufficient, so that the Petzval sum increases on the minus side, and it becomes difficult to correct the field curvature.
- conditional expression (17) When the corresponding value of the conditional expression (17) is below the lower limit, the negative power of the third lens group G3 becomes excessive, so that the Petzval sum increases on the minus side, and it becomes difficult to correct the field curvature. . Further, the distance (back focus) between the scanning optical system SL and the primary image plane 13 is shortened, so that the reflection of dust or the like on the lens surface on the primary image plane side is likely to occur.
- the lower limit of conditional expression (17) By setting the lower limit of conditional expression (17) to 0.85, the effect of the present embodiment can be further ensured.
- conditional expression (17) exceeds the upper limit, the negative power of the third lens group G3 is insufficient, so that the Petzval sum increases on the positive side, and it becomes difficult to correct the field curvature.
- the lens surface on the scanning mechanism 31 side of the lens disposed closest to the scanning mechanism 31 of the first lens group G1 has a concave surface
- the third lens group G3 has a concave surface
- the lens surface on the objective lens 24 side of the lens disposed closest to the objective lens 24 may be concave. This makes it possible to favorably correct off-axis aberrations, particularly curvature of field.
- the second lens group G2 may include the above-described lens having a positive refractive power. This makes it possible to favorably correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
- the second lens group G2 may have at least one cemented lens. This makes it possible to favorably correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
- the cemented lens (of the second lens group G2) may include the above-described lens having a positive refractive power. This makes it possible to favorably correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
- the third lens group G3 may include a first cemented lens and a second cemented lens arranged in order from the scanning mechanism 31 side. . This makes it possible to favorably correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
- the scanning optical system SL according to the first to sixth embodiments may satisfy the following conditional expression (18).
- ⁇ d3 is an Abbe number based on the d line of the positive lens constituting the first cemented lens
- the refractive index of the positive lens for the d line is nd3
- the refractive index of the positive lens for the F line is nF3
- ⁇ d3 (nd3-1) / (nF3-nC3) defined by the following equation.
- Conditional expression (18) is a relation between the Abbe number of the positive lens forming the first cemented lens based on the d-line and the Abbe number of the negative lens forming the first cemented lens based on the d-line. Is defined.
- the first lens group G1 may be composed of one cemented lens or a single lens.
- the third lens group G3 may be composed of two cemented lenses. Note that the second lens group G2 is disposed between the first lens group G1 and the third lens group G3.
- the scanning optical system SL according to the first to sixth embodiments may satisfy the following conditional expression (19).
- FOV maximum field number of the scanning optical system
- Fh focal length of the scanning optical system
- NAob numerical aperture of the objective lens 24
- Fob focal length of the objective lens 24
- Conditional expression (19) defines the relationship between the maximum field number and focal length of the scanning optical system SL and the numerical aperture and focal length of the objective lens 24.
- the conditional expression (19) can be expressed as the following expression (19-1).
- the focal length of the lens is f
- the maximum image height is y
- the half angle of view is ⁇
- the numerical aperture NA
- the pupil diameter is ⁇ .
- Wh substantially means the angle of view at the maximum number of fields of view of the scanning optical system SL.
- the lens focal length f and numerical aperture NA
- Pob substantially means half the pupil diameter of the objective lens 24. That is, in the conditional expression (19-1), Wh corresponds to the angle of view of the scanning optical system SL at the maximum number of fields, and Pob corresponds to the pupil diameter of the objective lens 24. Therefore, by satisfying conditional expression (19-1), that is, conditional expression (19), the pupil diameter of the objective lens 24 can be sufficiently ensured with respect to the maximum number of fields of view of the scanning optical system SL, and the sample SA It is possible to secure a wide field of view and high resolution.
- conditional expression (19) If the corresponding value of the conditional expression (19) is below the lower limit, even if the maximum field number of the scanning optical system SL is increased to widen the field of view, the pupil diameter of the objective lens 24 cannot be sufficiently secured. In addition, it becomes difficult to observe the sample SA with a sufficient resolution. Further, since the focal length of the scanning optical system SL increases, the numerical aperture of the scanning optical system SL decreases. As a result, the diameter of the laser beam (beam diameter of the excitation light) incident on the objective lens 24 becomes small, and it becomes difficult to observe the sample SA with sufficient resolution. By setting the lower limit of conditional expression (19) to 4.0 [mm], the effect of the present embodiment can be further ensured.
- the scanning optical system SL according to the first to sixth embodiments may satisfy the following conditional expression (20).
- ⁇ b is the diameter of the laser light (beam diameter of the excitation light) incident on the scanning optical system SL from the scanning mechanism 31.
- ⁇ b the maximum angle formed by the optical axis of the laser beam incident on the scanning optical system SL from the scanning mechanism 31
- Conditional expression (20) satisfies the diameter of the laser beam incident on the scanning optical system SL from the scanning mechanism 31 (for example, the diameter of the laser beam reflected by the galvanomirror of the scanning mechanism 31) and the scanning optical system SL from the scanning mechanism 31. This defines the relationship with the maximum angle formed by the optical axis of the incident laser light (for example, the maximum angle of the laser light inclined with respect to the optical axis by the galvanometer mirror of the scanning mechanism 31).
- conditional expression (20) If the corresponding value of the conditional expression (20) is below the lower limit, a sufficient laser beam diameter (beam diameter of excitation light) can be obtained even if the maximum field of view of the scanning optical system SL is increased to widen the field of view. Therefore, a sufficient resolution for the sample SA cannot be obtained. Further, if it is attempted to ensure a sufficient resolution for the sample SA, it becomes difficult to widen the field of view.
- the lower limit of conditional expression (20) By setting the lower limit of conditional expression (20) to 70 [mm ⁇ degree], the effect of the present embodiment can be further ensured.
- each lens group is represented by a combination of a symbol G and a numeral, and each lens is represented by a combination of a symbol L and a numeral. .
- the lens groups and the like are represented by using a combination of codes and numbers independently for each embodiment. For this reason, even if the same combination of reference numerals and numbers is used between the embodiments, it does not mean that the same configuration is used.
- Tables 1 to 7 are shown below, of which Table 1 is the first embodiment, Table 2 is the second embodiment, Table 3 is the third embodiment, Table 4 is the fourth embodiment, and Table 5 is the fourth embodiment.
- Fifth Example Table 6 is a table showing the specification data in the sixth example, and Table 7 is a table showing the specification data in the seventh example.
- Fh indicates the focal length of the entire scanning optical system.
- FOV indicates the maximum field number of the scanning optical system.
- NAob indicates the numerical aperture of the objective lens.
- Fob indicates the focal length of the objective lens.
- ⁇ b indicates the diameter of the laser beam incident on the scanning optical system from the scanning mechanism.
- ⁇ b indicates the maximum angle between the optical axis of the laser beam entering the scanning optical system from the scanning mechanism.
- the surface numbers indicate the order of optical surfaces from the pupil conjugate plane (scanning mechanism) side along the direction in which light rays travel.
- R indicates the radius of curvature of each optical surface (the surface whose center of curvature is located on the image surface side has a positive value).
- D indicates a surface interval, which is the distance on the optical axis from each optical surface to the next optical surface (or image surface).
- ⁇ d indicates the Abbe number based on the d-line of the material of the optical member.
- nd indicates the refractive index for the d-line of the material of the optical member.
- the Abbe number ⁇ d based on the d-line of the material of the optical member is defined by the following equation (A).
- the partial dispersion ratio ⁇ gF of the material of the optical member is defined by the following equation (B).
- ⁇ gF (ng ⁇ nF) / (nF ⁇ nC) ⁇ (B)
- the partial dispersion ratio ⁇ Ct of the material of the optical member is defined by the following equation (C).
- the [lens group data] table shows the starting surface (the surface closest to the scanning mechanism) and the focal length of each lens group.
- mm is generally used for the focal length Fh, the radius of curvature R, the surface interval D, and other lengths unless otherwise specified, but the optical system is proportionally enlarged unless otherwise specified. Alternatively, the same optical performance can be obtained even if the proportion is reduced, and the present invention is not limited to this.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a lens configuration of a scanning optical system according to a first example of the first to sixth embodiments.
- the scanning optical system SL (1) according to the first example includes a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power arranged in order from the pupil conjugate plane P side. , And a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the above-described scanning mechanism 31 (such as a galvanometer mirror) is disposed near the pupil conjugate plane P.
- the image plane I corresponds to the above-mentioned imaging plane 13.
- the sign (+) or (-) attached to each lens group symbol indicates the refractive power of each lens group. This is the same in all the following embodiments.
- the first lens group G1 includes a cemented lens composed of a negative meniscus lens L11 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P and a positive meniscus lens L12 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P.
- the second lens group G2 includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a positive meniscus lens L21 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P side, a biconvex positive lens L22, and a biconvex positive lens L23. It is composed of a cemented lens with a plano-concave negative lens L24 and a biconvex positive lens L25.
- the third lens group G3 includes a first meniscus lens L31 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P and a negative meniscus lens L32 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P, which are arranged in order from the pupil conjugate plane P side. And a second cemented lens of a biconvex positive lens L33 and a biconcave negative lens L34.
- the image plane I is arranged on the objective lens side of the third lens group G3.
- Table 1 below shows values of specifications of the scanning optical system according to the first example.
- FIG. 3 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the first example.
- FNO indicates an F number
- Y indicates an image height.
- the spherical aberration diagram shows the value of the F-number corresponding to the maximum aperture
- the astigmatism diagram and the distortion diagram show the maximum value of the image height
- the coma diagram shows the value of each image height.
- a solid line indicates a sagittal image plane
- a broken line indicates a meridional image plane. Note that, in the aberration diagrams of each embodiment described below, the same reference numerals are used as in the present embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
- the scanning optical system according to Example 1 has excellent imaging performance in which various aberrations such as chromatic aberration of magnification are well corrected in a wide wavelength range from the g-line to the t-line. You can see that.
- FIG. 4 is a diagram showing a lens configuration of a scanning optical system according to a second example of the first to sixth embodiments.
- the scanning optical system SL (2) according to the second example includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power. , And a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the first lens group G1 includes a cemented lens composed of a negative meniscus lens L11 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P and a positive meniscus lens L12 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P.
- the second lens group G2 includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a biconvex positive lens L21, a cemented lens of a biconvex positive lens L22 and a plano-concave negative lens L23, and a pupil conjugate plane.
- a positive meniscus lens L24 having a convex surface facing the P side.
- the third lens group G3 includes a first meniscus lens L31 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P and a negative meniscus lens L32 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P, which are arranged in order from the pupil conjugate plane P side. And a second cemented lens of a biconvex positive lens L33 and a biconcave negative lens L34.
- the image plane I is arranged on the objective lens side of the third lens group G3.
- Table 2 below shows values of specifications of the scanning optical system according to the second example.
- FIG. 5 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the second example.
- the scanning optical system according to Example 2 has excellent imaging performance in which various aberrations such as chromatic aberration of magnification are well corrected in a wide wavelength range from the g-line to the t-line. You can see that.
- FIG. 6 is a diagram showing a lens configuration of a scanning optical system according to a third example of the first to sixth embodiments.
- the scanning optical system SL (3) according to the third example includes a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power arranged in order from the pupil conjugate plane P side. , And a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the first lens group G1 includes a negative meniscus lens L11 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P.
- the second lens group G2 includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a positive meniscus lens L21 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P side, and a biconvex positive lens L22 and a concave surface facing the pupil conjugate plane P side. And a cemented lens with the negative meniscus lens L23 and a biconvex positive lens L24.
- the third lens group G3 includes a first meniscus lens L31 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P and a negative meniscus lens L32 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P, which are arranged in order from the pupil conjugate plane P side. And a second cemented lens of a biconvex positive lens L33 and a biconcave negative lens L34.
- the image plane I is arranged on the objective lens side of the third lens group G3.
- Table 3 below shows values of specifications of the scanning optical system according to the third example.
- FIG. 7 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the third example.
- the scanning optical system according to Example 3 has excellent imaging performance in which various aberrations such as chromatic aberration of magnification are well corrected in a wide wavelength range from the g-line to the t-line. You can see that.
- FIG. 8 is a diagram showing a lens configuration of a scanning optical system according to Example 4 of the first to sixth embodiments.
- the scanning optical system SL (4) according to the fourth example includes a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power arranged in order from the pupil conjugate plane P side. , And a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the first lens group G1 includes a negative meniscus lens L11 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P.
- the second lens group G2 includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a positive meniscus lens L21 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P side, and a biconvex positive lens L22 and a concave surface facing the pupil conjugate plane P side. And a cemented lens with the negative meniscus lens L23 and a biconvex positive lens L24.
- the third lens group G3 includes a first meniscus lens L31 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P and a negative meniscus lens L32 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P, which are arranged in order from the pupil conjugate plane P side. And a second cemented lens of a biconvex positive lens L33 and a biconcave negative lens L34.
- the image plane I is arranged on the objective lens side of the third lens group G3.
- Table 4 below shows values of specifications of the scanning optical system according to the fourth example.
- FIG. 9 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the fourth example. From the aberration diagrams, the scanning optical system according to the fourth example has excellent imaging performance in which various aberrations such as chromatic aberration of magnification are well corrected in a wide wavelength range from the g-line to the t-line. You can see that.
- FIG. 10 is a diagram showing a lens configuration of a scanning optical system according to Example 5 of the first to sixth embodiments.
- the scanning optical system SL (5) according to the fifth example includes a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power arranged in order from the pupil conjugate plane P side. , And a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the first lens group G1 includes a cemented lens composed of a negative meniscus lens L11 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P and a positive meniscus lens L12 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P.
- the second lens group G2 includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a positive meniscus lens L21 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P side, a biconvex positive lens L22, and a biconvex positive lens L23. It comprises a cemented lens with a biconcave negative lens L24 and a positive meniscus lens L25 with the convex surface facing the pupil conjugate plane P side.
- the third lens group G3 includes a first meniscus lens L31 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P and a positive meniscus lens L32 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P, which are arranged in order from the pupil conjugate plane P. And a second cemented lens of a biconvex positive lens L33 and a biconcave negative lens L34.
- the image plane I is arranged on the objective lens side of the third lens group G3.
- Table 5 below shows values of specifications of the scanning optical system according to the fifth example.
- FIG. 11 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the fifth example. From the aberration diagrams, the scanning optical system according to the fifth example has excellent imaging performance in which various aberrations such as chromatic aberration of magnification are well corrected in a wide wavelength range from the g-line to the t-line. You can see that.
- FIG. 12 is a diagram showing a lens configuration of a scanning optical system according to Example 6 of the first to sixth embodiments.
- the scanning optical system SL (6) according to the sixth example includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power. , And a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the first lens group G1 includes a cemented lens composed of a negative meniscus lens L11 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P and a positive meniscus lens L12 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P.
- the second lens group G2 includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a positive meniscus lens L21 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P side, and a biconvex positive lens L22 and a concave surface facing the pupil conjugate plane P side.
- a negative meniscus lens L23 and a positive meniscus lens L24 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P side.
- the third lens group G3 includes a first meniscus lens L31 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P and a negative meniscus lens L32 having a convex surface facing the pupil conjugate plane P, which are arranged in order from the pupil conjugate plane P side. And a second cemented lens of a biconvex positive lens L33 and a biconcave negative lens L34.
- the image plane I is arranged on the objective lens side of the third lens group G3.
- Table 6 below shows values of specifications of the scanning optical system according to the sixth example.
- FIG. 13 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the sixth example. From the aberration diagrams, it can be seen that the scanning optical system according to Example 6 has excellent imaging performance in which various aberrations such as chromatic aberration of magnification are well corrected in a wide wavelength range from the g-line to the t-line. You can see that.
- FIG. 14 is a diagram illustrating a lens configuration of a scanning optical system according to Example 7 of the first to sixth embodiments.
- the scanning optical system SL (7) according to the seventh example includes a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power arranged in order from the pupil conjugate plane P side. , And a third lens group G3 having a negative refractive power.
- the first lens group G1 is composed of a cemented lens of a biconcave negative lens L11 and a biconvex positive lens L12.
- the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L21, a biconvex positive lens L22, and a negative meniscus lens L23 having a concave surface facing the pupil conjugate plane P, which are arranged in order from the pupil conjugate plane P. It comprises a first cemented lens and a second cemented lens of a biconvex positive lens L24 and a biconcave negative lens L25.
- the third lens group G3 includes, in order from the pupil conjugate plane P side, a first cemented lens of a biconvex positive lens L31 and a biconcave negative lens L32, and a biconvex positive lens L33. It comprises a negative lens L34 having a concave shape and a second cemented lens.
- the image plane I is arranged on the objective lens side of the third lens group G3.
- Table 7 below shows values of specifications of the scanning optical system according to the seventh example.
- FIG. 15 is a diagram illustrating various aberrations of the scanning optical system according to the seventh example.
- the scanning optical system according to Example 7 has excellent imaging performance in which various aberrations such as chromatic aberration of magnification are well corrected in a wide wavelength range from the g-line to the t-line. You can see that.
- each of the above examples shows a specific example of the first to sixth embodiments, and each embodiment is not limited thereto.
- the microscope provided with the scanning optical system according to the first to sixth embodiments is not limited to the scanning confocal microscope 1 shown in FIG. 1, but the multiphoton excitation scanning corresponding to the fluorescence observation by the multiphoton excitation. It may be a type confocal microscope. Therefore, a multi-photon excitation scanning confocal microscope 101 will be described as a modification of the scanning confocal microscope provided with the scanning optical system according to the first to sixth embodiments with reference to FIG.
- the multiphoton excitation scanning confocal microscope 101 includes an excitation light introducing unit 102 that guides an illumination laser beam onto the sample SA, and a scanning device that deflects the laser beam focused on the sample SA and scans the sample SA.
- a light detection device 5 for detecting a light intensity signal from the sample SA a light detection device 5 for detecting a light intensity signal from the sample SA
- a second light detection device 108 for detecting a light intensity signal from the sample SA corresponding to multiphoton excitation and light from the sample SA. It is mainly composed of a condensing optical system 104 leading to the light detection device 5.
- This multiphoton excitation scanning confocal microscope 101 is obtained by partially changing the configuration of the scanning confocal microscope 1 described above.
- the same components for example, the scanning device 3 and the light detection device 5
- the scanning confocal microscope 1 described above are used for the scanning confocal microscope 1
- the same reference numerals are given as in the case of and the detailed description is omitted.
- the excitation light introducing unit 102 includes a light source unit 121 including a laser light source and a beam diameter adjusting mechanism, and a dichroic mirror 122 that reflects the pulsed laser light (light flux) oscillated from the light source unit 121 toward the sample SA. It is configured with.
- the laser light reflected by the dichroic mirror 122 is focused on the sample SA by the second objective lens 23 and the objective lens 24.
- the second objective lens 23 is provided in the lens barrel 11 of the microscope main body 10, and the dichroic mirror 122 is provided in the microscope housing 12 provided above the lens barrel 11.
- the scanning device 3 includes a scanning mechanism (scanner) 31 and a scanning optical system 32.
- the scanning device 3 is provided between the dichroic mirror 122 and the second objective lens 23 in the microscope housing 12.
- the condensing optical system 104 includes the objective lens 24 and the second objective lens 23, a total reflection mirror 142 that reflects the fluorescence from the sample SA, and the fluorescence reflected by the total reflection mirror 142, And a first condensing lens 141 for condensing light on the light shielding plate 52 having.
- the total reflection mirror 142 and the first condenser lens 141 are disposed above the dichroic mirror 122 in the microscope housing 12.
- the light detection device 5 includes a light-shielding plate 52 having a pinhole 51 (opening), an optical fiber 53, and a detection unit 55.
- the light-shielding plate 52 is disposed in the microscope housing 12, and the optical fiber 53 is connected to the microscope housing 12 and the detection unit 55 using connectors C1 and C2.
- the processing unit 57 is electrically connected to the detection unit 55 via a cable 56.
- the second light detection device 108 includes a dichroic mirror 181 disposed between the objective lens 24 and the second objective lens 23, relay lenses 182 and 183, and a detection unit 184.
- the processing unit 57 is electrically connected to the detection unit 184 via a cable 185, and image processing (of the sample SA) is performed based on the detection signal detected by the detection unit 184.
- An observation image of the sample SA obtained by the processing is displayed on a monitor (not shown).
- the incident surface of the detection unit 184 in the second light detection device 108 is disposed so as to be substantially conjugate with the pupil surface of the objective lens 24. Therefore, by being configured to condense on the sample SA with the objective lens 24, it is possible to cause the fluorescence passing through the objective lens 24 among the fluorescence generated by the multiphoton excitation to reach the detection unit 184 without leakage. Becomes Accordingly, it is possible to detect the fluorescence scattered inside the sample SA, and it is possible to obtain a brighter observation image (of the sample SA). In the case of a multiphoton excitation type confocal microscope, the multiphoton excitation phenomenon occurs only in a minute area near the focal point of the objective lens 24. Therefore, an image in the vicinity of the focal plane of the objective lens can be obtained without using a pinhole, similarly to a normal confocal microscope.
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Abstract
走査光学系(SL)は、負の屈折力を有する第1レンズ群(G1)と、正の屈折力を有する第2レンズ群(G2)と、負の屈折力を有する第3レンズ群(G3)とを有し、第1レンズ群(G1)、第2レンズ群(G2)、および第3レンズ群(G3)のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、 νd1>80 第1レンズ群(G1)、第2レンズ群(G2)、および第3レンズ群(G3)のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、 νd2<50 以下の条件式を満足している。 hmax≧18.0[mm] 但し、hmax:対物レンズの後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離 νd1:正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、d線に対する屈折率をnd1とし、F線に対する屈折率をnF1とし、C線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1) νd2:負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、d線に対する屈折率をnd2とし、F線に対する屈折率をnF2とし、C線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
Description
本発明は、走査光学系および走査型共焦点顕微鏡に関する。
走査型蛍光顕微鏡では、走査手段と対物レンズ光学系との間に配置された瞳投影レンズが設けられている(例えば、特許文献1を参照)。
第1の態様に係る走査光学系は、対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する。
hmax≧18.0[mm]
但し、hmax:前記対物レンズの後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する。
hmax≧18.0[mm]
但し、hmax:前記対物レンズの後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
第2の態様に係る走査光学系は、対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する。
hmax≧18.0[mm]
但し、hmax:前記対物レンズの後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する。
hmax≧18.0[mm]
但し、hmax:前記対物レンズの後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
第3の態様に係る走査光学系は、対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する。
FOV≧23[mm]
但し、FOV:前記走査光学系の最大視野数
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する。
FOV≧23[mm]
但し、FOV:前記走査光学系の最大視野数
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
第4の態様に係る走査光学系は、対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する。
FOV≧23[mm]
但し、FOV:前記走査光学系の最大視野数
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する。
FOV≧23[mm]
但し、FOV:前記走査光学系の最大視野数
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
第5の態様に係る走査光学系は、対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する。
Φmax≧48.0[mm]
但し、Φmax:前記走査光学系の最大外径
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する。
Φmax≧48.0[mm]
但し、Φmax:前記走査光学系の最大外径
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
第6の態様に係る走査光学系は、対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する。
Φmax≧48.0[mm]
但し、Φmax:前記走査光学系の最大外径
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する。
Φmax≧48.0[mm]
但し、Φmax:前記走査光学系の最大外径
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
第7の態様に係る走査型共焦点顕微鏡は、前記対物レンズと、前記走査機構と、第1~第6の態様に係る走査光学系とを備える。
以下、第1~第6実施形態に係る走査光学系および走査型共焦点顕微鏡について説明する。まず、図1を用いて、第1~第6実施形態に係る走査光学系を備えた走査型共焦点顕微鏡1について説明する。この走査型共焦点顕微鏡1は、光源ユニット6からの照明用レーザ光を試料SA上に集光する第1集光光学系2と、試料SA上に集光されるレーザ光を偏向して試料SA上で走査する走査装置3と、試料SAからの光強度信号を検出する光検出装置5と、試料SAからの光を光検出装置5に導く第2集光光学系4とを主体に構成される。
第1集光光学系2は、光源ユニット6から発振されたレーザ光(光束)を平行光に変換するコリメータレンズ21と、コリメータレンズ21からのレーザ光を試料SAに向けて反射するダイクロイックミラー22と、ダイクロイックミラー22で反射したレーザ光を試料SA上に集光する第2対物レンズ23および対物レンズ24とを備えて構成される。第2対物レンズ23は顕微鏡本体10の鏡筒部11内に配設され、コリメータレンズ21およびダイクロイックミラー22は鏡筒部11の上部に設けられた顕微鏡筐体部12内に配設される。なお、光源ユニット6と顕微鏡筐体部12とはコネクタC3,C4を用いて光ファイバ69により接続されている。
走査装置3は、例えばガルバノミラー(図示せず)またはレゾナントミラー(図示せず)を有して構成される走査機構(スキャナ)31と、走査光学系32とを備えて構成され、顕微鏡筐体部12内におけるダイクロイックミラー22と第2対物レンズ23との間に配設される。走査機構(スキャナ)31は、入射するレーザ光を偏向する。つまり、走査機構(スキャナ)31は、試料SA上に集光されるレーザ光を偏向して試料SA上で走査する。走査光学系32は、対物レンズ24と走査機構(スキャナ)31との間に設けられる光学系である。また、走査光学系32は、走査光学系32の焦点位置が試料SA(試料SAの走査面)と共役な像面Iに位置する光学系である。
第2集光光学系4は、対物レンズ24および第2対物レンズ23と、試料SAからの蛍光が反射する全反射ミラー42と、全反射ミラー42で反射した蛍光を、光検出装置5のピンホール51を有した遮光板52上に集光する第1集光レンズ41とを備えて構成される。全反射ミラー42および第1集光レンズ41は、顕微鏡筐体部12内におけるダイクロイックミラー22およびコリメータレンズ21の上方に配設される。
光検出装置5は、ピンホール51(開口)を有する遮光板52と、ピンホール51を通過した光(蛍光)が入射する光ファイバ53と、ピンホール51および光ファイバ53を通過した光(蛍光)を検出する検出ユニット55とを備えて構成される。遮光板52は顕微鏡筐体部12内に配設され、光ファイバ53はコネクタC1,C2を用いて顕微鏡筐体部12と検出ユニット55に接続される。検出ユニット55には、ケーブル56を介して処理ユニット57が電気的に接続されており、検出ユニット55で検出された検出信号に基づく(試料SAの)画像処理が行われ、処理ユニット57の画像処理により得られた試料SAの観察画像が図示しないモニターに表示される。なお、走査装置3から出射した照明光は一旦結像面(1次像面)13に集光し、再度第2対物レンズ23及び対物レンズ24で試料SA上に集光するように構成されており、試料SAの走査面、結像面13およびピンホール51が互いに共役の関係にある。
走査光学系32として、以降で述べる各実施形態に係る走査光学系SLを用いることが可能である。そこでまず、走査光学系SLの第1実施形態について説明する。第1実施形態に係る走査光学系SLは、例えば、図2に示す走査光学系SL(1)のように、走査機構31(瞳共役面P)側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。正の屈折力を有する第2レンズ群G2の前後に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1および第3レンズ群G3を配置することで、ペッツバール和を零に近づけることができ、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。
第1実施形態に係る走査光学系SLは、図4に示す走査光学系SL(2)でも良く、図6に示す走査光学系SL(3)でも良く、図8に示す走査光学系SL(4)でも良い。また、第1実施形態に係る走査光学系SLは、図10に示す走査光学系SL(5)でも良く、図12に示す走査光学系SL(6)でも良く、図14に示す走査光学系SL(7)でも良い。
第1実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式(1)を満足する。
νd1>80 ・・・(1)
但し、νd1:正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
但し、νd1:正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
条件式(1)は、正の屈折力を有するレンズの材料のアッベ数を規定するものである。正の屈折力を有するレンズが条件式(1)を満足することで、正の屈折力を有するレンズにおける光の分散が小さくなるため、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(1)の対応値が下限値を下回ると、正の屈折力を有するレンズにおける光の分散が大きくなるため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(1)の下限値を90に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式(2)を満足する。
νd2<50 ・・・(2)
但し、νd2:負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
但し、νd2:負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
条件式(2)は、負の屈折力を有するレンズの材料のアッベ数を規定するものである。負の屈折力を有するレンズが条件式(2)を満足することで、光の分散が大きい負の屈折力を有するレンズと、光の分散が小さい正の屈折力を有するレンズとを組み合わせることにより、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(2)の対応値が上限値を上回ると、負の屈折力を有するレンズにおける光の分散が小さくなるため、(光の分散が小さい)正の屈折力を有するレンズとの組み合わせによる倍率色収差の補正が困難になる。条件式(2)の上限値を40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1実施形態に係る走査光学系SLは、以下の条件式(3)を満足する。
hmax≧18.0[mm] ・・・(3)
但し、hmax:対物レンズ24の後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離
但し、hmax:対物レンズ24の後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離
条件式(3)は、対物レンズ24の後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離を規定するものである。条件式(3)を満足することで、最大像高が大きくなるため走査光学系SLの最大視野数が大きくなり、視野を広くすることができる。第1実施形態によれば、条件式(1)~(3)を満足することにより、倍率色収差を低減させて、視野を広くすることが可能になる。
なお、主光線は、開口絞りの中心を通る光線である。一般に、顕微鏡の対物レンズはテレセントリックを前提としており、対物レンズの後側焦点位置が対物レンズの射出瞳(開口絞り)の位置となる。そのため、走査型共焦点顕微鏡1における走査光学系SLの主光線は、対物レンズ24の後側焦点を通る。走査光学系SLよりも走査機構31側の位置に、対物レンズ24の射出瞳と共役な瞳共役面Pが形成され、この瞳共役面Pの近傍に走査機構31が配置される。また、各実施形態において、走査光学系SLの最大視野数は、試料SA(試料SAの走査面)と共役な像面Iの直径、すなわち第2対物レンズ23による結像面13(1次像面)の直径を示す。
条件式(3)の対応値が下限値を下回ると、最大像高が小さくなるため走査光学系SLの最大視野数が小さくなり、視野を広くすることが困難になる。条件式(3)の下限値を18.3[mm]に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式(4)を満足してもよい。
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03 ・・・(4)
但し、θgF1:正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
但し、θgF1:正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
条件式(4)は、正の屈折力を有するレンズの材料の部分分散比とアッベ数との関係を規定するものである。正の屈折力を有するレンズが条件式(4)を満足することで、正の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性を利用して、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(4)の対応値が下限値を下回ると、異常分散性の効果が不足するため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(4)の下限値を0.04に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式(5)を満足してもよい。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002 ・・・(5)
但し、θgF2:負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
但し、θgF2:負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
条件式(5)は、負の屈折力を有するレンズの材料の部分分散比とアッベ数との関係を規定するものである。負の屈折力を有するレンズが条件式(5)を満足することで、負の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性を利用して、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(5)の対応値が上限値を上回ると、異常分散性の効果が不足するため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(5)の上限値を-0.004に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式(6)を満足してもよい。
θgF1<0.55 ・・・(6)
条件式(6)は、正の屈折力を有するレンズの材料の部分分散比を規定するものである。正の屈折力を有するレンズが条件式(6)を満足することで、正の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性が適度になり、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(6)の対応値が上限値を上回ると、正の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性の効果が過剰となるため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(6)の上限値を0.535に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式(7)を満足してもよい。
θgF2>0.56 ・・・(7)
条件式(7)は、負の屈折力を有するレンズの材料の部分分散比を規定するものである。負の屈折力を有するレンズが条件式(7)を満足することで、負の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性が適度になり、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(7)の対応値が下限値を下回ると、負の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性の効果が過剰となるため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(7)の下限値を0.58に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
次に、走査光学系の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る走査光学系は、第1実施形態に係る走査光学系SLと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第2実施形態に係る走査光学系SLは、例えば、図2に示す走査光学系SL(1)のように、走査機構31(瞳共役面P)側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。正の屈折力を有する第2レンズ群G2の前後に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1および第3レンズ群G3を配置することで、ペッツバール和を零に近づけることができ、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。
第2実施形態に係る走査光学系SLは、図4に示す走査光学系SL(2)でも良く、図6に示す走査光学系SL(3)でも良く、図8に示す走査光学系SL(4)でも良い。また、第2実施形態に係る走査光学系SLは、図10に示す走査光学系SL(5)でも良く、図12に示す走査光学系SL(6)でも良く、図14に示す走査光学系SL(7)でも良い。
第2実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(4)を満足する。
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03 ・・・(4)
正の屈折力を有するレンズが条件式(4)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(4)の下限値を0.04に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第2実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(5)を満足する。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002 ・・・(5)
負の屈折力を有するレンズが条件式(5)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(5)の上限値を-0.004に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第2実施形態に係る走査光学系SLは、先に述べた以下の条件式(3)を満足する。
hmax≧18.0[mm] ・・・(3)
条件式(3)を満足することで、第1実施形態と同様に、視野を広くすることができる。第2実施形態によれば、条件式(3)および条件式(4)~(5)を満足することにより、倍率色収差を低減させて、視野を広くすることが可能になる。なお、条件式(3)の下限値を18.3[mm]に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第2実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(1)を満足してもよい。
νd1>80 ・・・(1)
正の屈折力を有するレンズが条件式(1)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(1)の下限値を90に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第2実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(2)を満足してもよい。
νd2<50 ・・・(2)
負の屈折力を有するレンズが条件式(2)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(2)の上限値を40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第2実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(6)を満足してもよい。
θgF1<0.55 ・・・(6)
正の屈折力を有するレンズが条件式(6)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(6)の上限値を0.535に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第2実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(7)を満足してもよい。
θgF2>0.56 ・・・(7)
負の屈折力を有するレンズが条件式(7)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(7)の下限値を0.58に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
次に、走査光学系の第3実施形態について説明する。第3実施形態に係る走査光学系は、第1実施形態に係る走査光学系SLと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第3実施形態に係る走査光学系SLは、例えば、図2に示す走査光学系SL(1)のように、走査機構31(瞳共役面P)側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。正の屈折力を有する第2レンズ群G2の前後に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1および第3レンズ群G3を配置することで、ペッツバール和を零に近づけることができ、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。
第3実施形態に係る走査光学系SLは、図4に示す走査光学系SL(2)でも良く、図6に示す走査光学系SL(3)でも良く、図8に示す走査光学系SL(4)でも良い。また、第3実施形態に係る走査光学系SLは、図10に示す走査光学系SL(5)でも良く、図12に示す走査光学系SL(6)でも良く、図14に示す走査光学系SL(7)でも良い。
第3実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(1)を満足する。
νd1>80 ・・・(1)
正の屈折力を有するレンズが条件式(1)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(1)の下限値を90に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第3実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(2)を満足する。
νd2<50 ・・・(2)
負の屈折力を有するレンズが条件式(2)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(2)の上限値を40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第3実施形態に係る走査光学系SLは、以下の条件式(8)を満足する。
FOV≧23[mm] ・・・(8)
但し、FOV:走査光学系SLの最大視野数
但し、FOV:走査光学系SLの最大視野数
条件式(8)は、走査光学系SLの最大視野数を規定するものである。条件式(8)を満足することで、走査光学系SLの最大視野数が大きくなるため、視野を広くすることができる。第2実施形態によれば、条件式(1)~(2)および条件式(8)を満足することにより、倍率色収差を低減させて、視野を広くすることが可能になる。前述したように、走査光学系SLの最大視野数は、試料SA(試料SAの走査面)と共役な像面Iの直径、すなわち第2対物レンズ23による結像面13(1次像面)の直径を示す。
条件式(8)の対応値が下限値を下回ると、走査光学系SLの最大視野数が小さくなるため、視野を広くすることが困難になる。条件式(8)の下限値を24[mm]に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第3実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(4)を満足してもよい。
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03 ・・・(4)
正の屈折力を有するレンズが条件式(4)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(4)の下限値を0.04に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第3実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(5)を満足してもよい。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002 ・・・(5)
負の屈折力を有するレンズが条件式(5)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(5)の上限値を-0.004に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第3実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(6)を満足してもよい。
θgF1<0.55 ・・・(6)
正の屈折力を有するレンズが条件式(6)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(6)の上限値を0.535に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第3実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(7)を満足してもよい。
θgF2>0.56 ・・・(7)
負の屈折力を有するレンズが条件式(7)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(7)の下限値を0.58に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
次に、走査光学系の第4実施形態について説明する。第4実施形態に係る走査光学系は、第1実施形態に係る走査光学系SLと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第4実施形態に係る走査光学系SLは、例えば、図2に示す走査光学系SL(1)のように、走査機構31(瞳共役面P)側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。正の屈折力を有する第2レンズ群G2の前後に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1および第3レンズ群G3を配置することで、ペッツバール和を零に近づけることができ、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。
第4実施形態に係る走査光学系SLは、図4に示す走査光学系SL(2)でも良く、図6に示す走査光学系SL(3)でも良く、図8に示す走査光学系SL(4)でも良い。また、第4実施形態に係る走査光学系SLは、図10に示す走査光学系SL(5)でも良く、図12に示す走査光学系SL(6)でも良く、図14に示す走査光学系SL(7)でも良い。
第4実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(4)を満足する。
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03 ・・・(4)
正の屈折力を有するレンズが条件式(4)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(4)の下限値を0.04に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第4実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(5)を満足する。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002 ・・・(5)
負の屈折力を有するレンズが条件式(5)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(5)の上限値を-0.004に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第4実施形態に係る走査光学系SLは、先に述べた以下の条件式(8)を満足する。
FOV≧23[mm] ・・・(8)
条件式(8)を満足することで、第1実施形態と同様に、視野を広くすることができる。第4実施形態によれば、条件式(4)~(5)および条件式(8)を満足することにより、倍率色収差を低減させて、視野を広くすることが可能になる。なお、条件式(8)の下限値を24[mm]に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第4実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(1)を満足してもよい。
νd1>80 ・・・(1)
正の屈折力を有するレンズが条件式(1)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(1)の下限値を90に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第4実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(2)を満足してもよい。
νd2<50 ・・・(2)
負の屈折力を有するレンズが条件式(2)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(2)の上限値を40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第4実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(6)を満足してもよい。
θgF1<0.55 ・・・(6)
正の屈折力を有するレンズが条件式(6)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(6)の上限値を0.535に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第4実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(7)を満足してもよい。
θgF2>0.56 ・・・(7)
負の屈折力を有するレンズが条件式(7)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(7)の下限値を0.58に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
次に、走査光学系の第5実施形態について説明する。第5実施形態に係る走査光学系は、第1実施形態に係る走査光学系SLと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第5実施形態に係る走査光学系SLは、例えば、図2に示す走査光学系SL(1)のように、走査機構31(瞳共役面P)側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。正の屈折力を有する第2レンズ群G2の前後に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1および第3レンズ群G3を配置することで、ペッツバール和を零に近づけることができ、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。
第5実施形態に係る走査光学系SLは、図4に示す走査光学系SL(2)でも良く、図6に示す走査光学系SL(3)でも良く、図8に示す走査光学系SL(4)でも良い。また、第5実施形態に係る走査光学系SLは、図10に示す走査光学系SL(5)でも良く、図12に示す走査光学系SL(6)でも良く、図14に示す走査光学系SL(7)でも良い。
第5実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(1)を満足する。
νd1>80 ・・・(1)
正の屈折力を有するレンズが条件式(1)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(1)の下限値を90に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第5実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(2)を満足する。
νd2<50 ・・・(2)
負の屈折力を有するレンズが条件式(2)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(2)の上限値を40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第5実施形態に係る走査光学系SLは、以下の条件式(9)を満足する。
Φmax≧48.0[mm] ・・・(9)
但し、Φmax:走査光学系SLの最大外径
但し、Φmax:走査光学系SLの最大外径
条件式(9)は、走査光学系SLの最大外径を規定するものである。条件式(9)を満足することで、走査光学系SLの最大外径が大きくなるため走査光学系SLの最大視野数を大きくすることが可能になり、視野を広くすることができる。第5実施形態によれば、条件式(1)~(2)および条件式(9)を満足することにより、倍率色収差を低減させて、視野を広くすることが可能になる。
条件式(9)の対応値が下限値を下回ると、走査光学系SLの最大外径が小さくなるため走査光学系SLの最大視野数が小さくなり、視野を広くすることが困難になる。条件式(9)の下限値を48.5[mm]に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第5実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(4)を満足してもよい。
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03 ・・・(4)
正の屈折力を有するレンズが条件式(4)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(4)の下限値を0.04に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第5実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(5)を満足してもよい。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002 ・・・(5)
負の屈折力を有するレンズが条件式(5)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(5)の上限値を-0.004に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第5実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(6)を満足してもよい。
θgF1<0.55 ・・・(6)
正の屈折力を有するレンズが条件式(6)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(6)の上限値を0.535に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第5実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(7)を満足してもよい。
θgF2>0.56 ・・・(7)
負の屈折力を有するレンズが条件式(7)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(7)の下限値を0.58に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
次に、走査光学系の第6実施形態について説明する。第6実施形態に係る走査光学系は、第1実施形態に係る走査光学系SLと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第6実施形態に係る走査光学系SLは、例えば、図2に示す走査光学系SL(1)のように、走査機構31(瞳共役面P)側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。正の屈折力を有する第2レンズ群G2の前後に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1および第3レンズ群G3を配置することで、ペッツバール和を零に近づけることができ、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。
第6実施形態に係る走査光学系SLは、図4に示す走査光学系SL(2)でも良く、図6に示す走査光学系SL(3)でも良く、図8に示す走査光学系SL(4)でも良い。また、第6実施形態に係る走査光学系SLは、図10に示す走査光学系SL(5)でも良く、図12に示す走査光学系SL(6)でも良く、図14に示す走査光学系SL(7)でも良い。
第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(4)を満足する。
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03 ・・・(4)
正の屈折力を有するレンズが条件式(4)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(4)の下限値を0.04に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して、先に述べた以下の条件式(5)を満足する。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002 ・・・(5)
負の屈折力を有するレンズが条件式(5)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(5)の上限値を-0.004に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第6実施形態に係る走査光学系SLは、先に述べた以下の条件式(9)を満足する。
Φmax≧48.0[mm] ・・・(9)
条件式(9)を満足することで、第1実施形態と同様に、視野を広くすることができる。第6実施形態によれば、条件式(4)~(5)および条件式(9)を満足することにより、倍率色収差を低減させて、視野を広くすることが可能になる。なお、条件式(9)の下限値を48.5[mm]に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(1)を満足してもよい。
νd1>80 ・・・(1)
正の屈折力を有するレンズが条件式(1)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(1)の下限値を90に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(2)を満足してもよい。
νd2<50 ・・・(2)
負の屈折力を有するレンズが条件式(2)を満足することで、第1実施形態と同様に、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(2)の上限値を40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(6)を満足してもよい。
θgF1<0.55 ・・・(6)
正の屈折力を有するレンズが条件式(6)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(6)の上限値を0.535に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、先に述べた以下の条件式(7)を満足してもよい。
θgF2>0.56 ・・・(7)
負の屈折力を有するレンズが条件式(7)を満足することで、第1実施形態と同様に、可視光の波長域における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。なお、条件式(7)の下限値を0.58に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
なお、第1~第6実施形態に係る走査光学系SLは、以下の条件式(10)を満足してもよい。
0.35<FOV/Fh<0.55 ・・・(10)
但し、FOV:走査光学系SLの最大視野数
Fh:走査光学系SLの焦点距離
但し、FOV:走査光学系SLの最大視野数
Fh:走査光学系SLの焦点距離
条件式(10)は、走査光学系SLの最大視野数と走査光学系SLの焦点距離との関係を規定するものである。条件式(10)を満足することで、走査機構31の大きさを適切に保ち、走査速度を維持しつつ、走査光学系SLの最大視野数を大きくして、試料SA上での広い視野を得ることが可能となる。
条件式(10)の対応値が下限値を下回ると、走査光学系SLの焦点距離が長くなり、走査光学系SLの開口数が小さくなる。その結果、明るさを確保するために、走査機構31が配置される瞳の径を大きくする必要があり、走査機構31が大型化する。条件式(10)の下限値を0.40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
条件式(10)の対応値が上限値を上回ると、走査光学系SLの焦点距離が短くなり、走査機構31によるレーザ光の振れ角を大きくする必要がある。その結果、走査機構31によりレーザ光を試料SA上で走査する速度が低下する。また、走査光学系SLの焦点距離が短くなると、視野周辺部において、像面湾曲、倍率色収差等の結像性能が低下する。条件式(10)の上限値を0.50に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式(11)を満足してもよい。
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542<-0.05 ・・・(11)
但し、θCt1:正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1とし、正の屈折力を有するレンズのt線に対する屈折率をnt1とし、正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1としたとき、次式で定義される
θCt1=(nC1-nt1)/(nF1-nC1)
但し、θCt1:正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1とし、正の屈折力を有するレンズのt線に対する屈折率をnt1とし、正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1としたとき、次式で定義される
θCt1=(nC1-nt1)/(nF1-nC1)
条件式(11)は、正の屈折力を有するレンズの材料の部分分散比とアッベ数との関係を規定するものである。正の屈折力を有するレンズが条件式(11)を満足することで、正の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性を利用して、可視光の波長域および赤外光の波長域(例えば、1000nm位までの波長域)における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。これにより、700nm~1000nm位の波長域の励起光を使用する、多光子励起による蛍光観察に対応した走査型共焦点顕微鏡においても、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(11)の対応値が上限値を上回ると、異常分散性の効果が不足するため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(11)の上限値を-0.10に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式(12)を満足してもよい。
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542>0.01 ・・・(12)
但し、θCt2:負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2とし、負の屈折力を有するレンズのt線に対する屈折率をnt2とし、負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2としたとき、次式で定義される
θCt2=(nC2-nt2)/(nF2-nC2)
但し、θCt2:負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2とし、負の屈折力を有するレンズのt線に対する屈折率をnt2とし、負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2としたとき、次式で定義される
θCt2=(nC2-nt2)/(nF2-nC2)
条件式(12)は、負の屈折力を有するレンズの材料の部分分散比とアッベ数との関係を規定するものである。負の屈折力を有するレンズが条件式(12)を満足することで、負の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性を利用して、可視光の波長域および赤外光の波長域(例えば、1000nm位までの波長域)における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。これにより、700nm~1000nm位の波長域の励起光を使用する、多光子励起による蛍光観察に対応した走査型共焦点顕微鏡においても、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(12)の対応値が下限値を下回ると、異常分散性の効果が不足するため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(12)の下限値を0.015に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式(13)を満足してもよい。
θCt1>0.79 ・・・(13)
条件式(13)は、正の屈折力を有するレンズの材料の部分分散比を規定するものである。正の屈折力を有するレンズが条件式(13)を満足することで、正の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性が適度になり、可視光の波長域および赤外光の波長域(例えば、1000nm位までの波長域)における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(13)の対応値が下限値を下回ると、正の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性の効果が過剰となるため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(13)の下限値を0.82に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、上述した少なくとも1個の負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式(14)を満足してもよい。
θCt2<0.8 ・・・(14)
条件式(14)は、負の屈折力を有するレンズの材料の部分分散比を規定するものである。負の屈折力を有するレンズが条件式(14)を満足することで、負の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性が適度になり、可視光の波長域および赤外光の波長域(例えば、1000nm位までの波長域)における倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
条件式(14)の対応値が上限値を上回ると、負の屈折力を有するレンズの材料の異常分散性の効果が過剰となるため、倍率色収差の補正が困難になる。条件式(14)の上限値を0.75に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLは、以下の条件式(15)~(17)を満足してもよい。
1.5<(-Fh1)/Fh<5.0 ・・・(15)
0.6<Fh2/Fh<0.9 ・・・(16)
0.8<(-Fh3)/Fh<1.3 ・・・(17)
但し、Fh1:第1レンズ群G1の焦点距離
Fh2:第2レンズ群G2の焦点距離
Fh3:第3レンズ群G3の焦点距離
Fh:走査光学系SLの焦点距離
0.6<Fh2/Fh<0.9 ・・・(16)
0.8<(-Fh3)/Fh<1.3 ・・・(17)
但し、Fh1:第1レンズ群G1の焦点距離
Fh2:第2レンズ群G2の焦点距離
Fh3:第3レンズ群G3の焦点距離
Fh:走査光学系SLの焦点距離
条件式(15)は、第1レンズ群G1のパワー(屈折力)を規定するものである。条件式(16)は、第2レンズ群G2のパワー(屈折力)を規定するものである。条件式(17)は、第3レンズ群G3のパワー(屈折力)を規定するものである。条件式(15)~(17)を満足することで、走査機構31と走査光学系SLとの間の距離および、走査光学系SLと第2対物レンズ23による結像面13(1次像面)との間の距離を、適切な距離に保つことができる。また、ペッツバール和を零に近づけることができ、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。
条件式(15)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群G1の負のパワーが過剰となるため、ペッツバール和がマイナス側に大きくなり、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(15)の下限値を1.7に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
条件式(15)の対応値が上限値を上回ると、第1レンズ群G1の負のパワーが不足するため、ペッツバール和がプラス側に大きくなり、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(15)の上限値を4.6に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
条件式(16)の対応値が下限値を下回ると、第2レンズ群G2の正のパワーが過剰となるため、軸外収差、特にコマ収差、倍率色収差の補正が困難になる。また、ペッツバール和がプラス側に大きくなり、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(16)の下限値を0.65に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
条件式(16)の対応値が上限値を上回ると、第2レンズ群G2の正のパワーが不足するため、ペッツバール和がマイナス側に大きくなり、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(16)の上限値を0.85に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
条件式(17)の対応値が下限値を下回ると、第3レンズ群G3の負のパワーが過剰となるため、ペッツバール和がマイナス側に大きくなり、像面湾曲を補正することが困難になる。また、走査光学系SLと1次像面13との間の距離(バックフォーカス)が短くなり、1次像面側のレンズ面のゴミ等の映り込みが発生しやすくなる。条件式(17)の下限値を0.85に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
条件式(17)の対応値が上限値を上回ると、第3レンズ群G3の負のパワーが不足するため、ペッツバール和がプラス側に大きくなり、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(17)の上限値を1.2に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1の最も走査機構31側に配置されたレンズにおける走査機構31側のレンズ面が凹面であり、第3レンズ群G3の最も対物レンズ24側に配置されたレンズにおける対物レンズ24側のレンズ面が凹面であってもよい。これにより、軸外収差、特に像面湾曲の補正を良好に行うことができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第2レンズ群G2は、上述した正の屈折力を有するレンズを有してもよい。これにより、軸上色収差、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第2レンズ群G2は、少なくとも1個の接合レンズを有してもよい。これにより、軸上色収差、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、(第2レンズ群G2の)接合レンズは、上述した正の屈折力を有するレンズを有してもよい。これにより、軸上色収差、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第3レンズ群G3は、走査機構31側から順に並んだ、第1の接合レンズと、第2の接合レンズとを有してもよい。これにより、軸上色収差、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLは、以下の条件式(18)を満足してもよい。
νd3<νd4 ・・・(18)
但し、νd3:第1の接合レンズを構成する正レンズのd線を基準とするアッベ数であり、正レンズのd線に対する屈折率をnd3とし、正レンズのF線に対する屈折率をnF3とし、正レンズのC線に対する屈折率をnC3としたとき、次式で定義される
νd3=(nd3-1)/(nF3-nC3)
νd4:第1の接合レンズを構成する負レンズのd線を基準とするアッベ数であり、負レンズのd線に対する屈折率をnd4とし、負レンズのF線に対する屈折率をnF4とし、負レンズのC線に対する屈折率をnC4としたとき、次式で定義される
νd4=(nd4-1)/(nF4-nC4)
但し、νd3:第1の接合レンズを構成する正レンズのd線を基準とするアッベ数であり、正レンズのd線に対する屈折率をnd3とし、正レンズのF線に対する屈折率をnF3とし、正レンズのC線に対する屈折率をnC3としたとき、次式で定義される
νd3=(nd3-1)/(nF3-nC3)
νd4:第1の接合レンズを構成する負レンズのd線を基準とするアッベ数であり、負レンズのd線に対する屈折率をnd4とし、負レンズのF線に対する屈折率をnF4とし、負レンズのC線に対する屈折率をnC4としたとき、次式で定義される
νd4=(nd4-1)/(nF4-nC4)
条件式(18)は、第1の接合レンズを構成する正レンズのd線を基準とするアッベ数と、第1の接合レンズを構成する負レンズのd線を基準とするアッベ数との関係を規定するものである。意図的に色収差を発生させる接合レンズを所定の位置に配置することで、広い波長域にわたる色収差の補正を行うことができる。第1~第6実施形態に係る走査光学系SLでは、第3レンズ群G3における2つの接合レンズのうち、第1の接合レンズで意図的に色収差を発生させることが可能である。そして、意図的に色収差を発生させる第1の接合レンズが条件式(18)を満足することで、広い波長域にわたる色収差の補正、特に倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLにおいて、第1レンズ群G1は、1つの接合レンズまたは単レンズから構成されてもよい。第3レンズ群G3は、2つの接合レンズから構成されてもよい。なお、第2レンズ群G2は、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3との間に配置される。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLは、以下の条件式(19)を満足してもよい。
(FOV/Fh)×(NAob×Fob)>3.1[mm] ・・・(19)
但し、FOV:走査光学系SLの最大視野数
Fh:走査光学系SLの焦点距離
NAob:対物レンズ24の開口数
Fob:対物レンズ24の焦点距離
但し、FOV:走査光学系SLの最大視野数
Fh:走査光学系SLの焦点距離
NAob:対物レンズ24の開口数
Fob:対物レンズ24の焦点距離
条件式(19)は、走査光学系SLの最大視野数および焦点距離と、対物レンズ24の開口数および焦点距離との関係を規定するものである。なお、Wh=FOV/Fhとし、Pob=NAob×Fobとしたとき、条件式(19)を次式(19-1)のように表すことができる。
Wh×Pob>3.1[mm] ・・・(19-1)
ここで、レンズの焦点距離をfとし、最大像高をyとし、半画角をωとし、開口数をNAとし、瞳径をφする。通常、レンズの焦点距離fと最大像高yとの関係は、y=f×tanωである。レンズ(焦点距離f)を走査光学系SL(焦点距離Fh)に置き換えた場合の上記関係は、y=Fh×tanωである。また、前述の最大視野数FOVと最大像高yとの関係は、FOV=2×yである。従って、Whを次式(19-1A)のように表すことができる。
Wh=FOV/Fh
=(2×y)/(y/tanω)=2×tanω ・・・(19-1A)
=(2×y)/(y/tanω)=2×tanω ・・・(19-1A)
式(19-1A)からわかるように、Whは実質的に走査光学系SLの最大視野数における画角を意味する。また、レンズの焦点距離fと開口数NAとの関係は、φ=2×f×NAである。レンズ(焦点距離fおよび開口数NA)を対物レンズ24(焦点距離Fobおよび開口数NAob)に置き換えた場合の上記関係は、φ=2×Fob×NAobとなる。従って、Pobを次式(19-1B)のように表すことができる。
Pob=NAob×Fob
=(2×Fob×NAob)/2=φ/2 ・・・(19-1B)
=(2×Fob×NAob)/2=φ/2 ・・・(19-1B)
式(19-1B)からわかるように、Pobは実質的に対物レンズ24の瞳径の半分を意味する。すなわち、条件式(19-1)のうち、Whは走査光学系SLの最大視野数における画角に相当し、Pobは対物レンズ24の瞳径に相当する。そのため、条件式(19-1)、すなわち条件式(19)を満足することで、走査光学系SLの最大視野数に対して対物レンズ24の瞳径を十分に確保することができ、試料SA上での広い視野と高い分解能を確保することが可能になる。
条件式(19)の対応値が下限値を下回ると、走査光学系SLの最大視野数を大きくして視野を広げようとしても、対物レンズ24の瞳径を十分に確保することができずに、十分な分解能で試料SAを観察することが困難になる。また、走査光学系SLの焦点距離が長くなるため、走査光学系SLの開口数が小さくなる。その結果、対物レンズ24に入射するレーザ光の径(励起光のビーム径)が小さくなり、十分な分解能で試料SAを観察することが困難になる。条件式(19)の下限値を4.0[mm]に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
第1~第6実施形態に係る走査光学系SLは、以下の条件式(20)を満足してもよい。
Φb×θb>63[mm×度] ・・・(20)
但し、Φb:走査機構31から走査光学系SLに入射するレーザ光の径(励起光のビーム径)
θb:走査機構31から走査光学系SLに入射するレーザ光の光軸となす最大角度
但し、Φb:走査機構31から走査光学系SLに入射するレーザ光の径(励起光のビーム径)
θb:走査機構31から走査光学系SLに入射するレーザ光の光軸となす最大角度
条件式(20)は、走査機構31から走査光学系SLに入射するレーザ光の径(例えば、走査機構31のガルバノミラーで反射するレーザ光の径)と、走査機構31から走査光学系SLに入射するレーザ光の光軸となす最大角度(例えば、走査機構31のガルバノミラーにより光軸に対して傾くレーザ光の最大角度)との関係を規定するものである。条件式(20)を満足することで、視野を広くしても、試料SAに対する高い分解能を確保することができる。
条件式(20)の対応値が下限値を下回ると、走査光学系SLの最大視野数を大きくして視野を広げようとしても、十分なレーザ光の径(励起光のビーム径)が得られず、試料SAに対する十分な分解能が得られなくなる。また、試料SAに対する十分な分解能を確保しようとすると、視野を広げることが困難になる。条件式(20)の下限値を70[mm×度]に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
以下、第1~第6実施形態の実施例に係る走査光学系SLを図面に基づいて説明する。図2、図4、図6、図8、図10、図12、図14は、第1~第7実施例に係る走査光学系SL{SL(1)~SL(7)}の構成及び屈折力配分を示す断面図である。これら図2、図4、図6、図8、図10、図12、図14において、各レンズ群を符号Gと数字の組み合わせにより、各レンズを符号Lと数字の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ群等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。
以下に表1~表7を示すが、この内、表1は第1実施例、表2は第2実施例、表3は第3実施例、表4は第4実施例、表5は第5実施例、表6は第6実施例、表7は第7実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、d線(波長λ=587.56nm)、g線(波長λ=435.84nm)、t線(波長λ=1013.98nm)を選んでいる。
[全体諸元]の表において、Fhは走査光学系全系の焦点距離を示す。FOVは走査光学系の最大視野数を示す。NAobは対物レンズの開口数を示す。Fobは対物レンズの焦点距離を示す。Φbは走査機構から走査光学系に入射するレーザ光の径を示す。θbは走査機構から走査光学系に入射するレーザ光の光軸となす最大角度を示す。
[レンズ諸元]の表において、面番号は光線の進行する方向に沿った瞳共役面(走査機構)側からの光学面の順序を示す。Rは各光学面の曲率半径(曲率中心が像面側に位置する面を正の値としている)を示す。Dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔を示す。νdは光学部材の材料のd線を基準とするアッベ数を示す。ndは光学部材の材料のd線に対する屈折率を示す。θgFおよびθCtは光学部材の材料の部分分散比を示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を示す。空気の屈折率nd=1.000000の記載は省略している。
光学部材の材料のC線(波長λ=656.27nm)に対する屈折率をnCとする。光学部材の材料のd線(波長λ=587.56nm)に対する屈折率をndとする。光学部材の材料のF線(波長λ=486.13nm)に対する屈折率をnFとする。光学部材の材料のg線(波長λ=435.84nm)に対する屈折率をngとする。光学部材の材料のt線(波長λ=1013.98nm)に対する屈折率をntとする。
このとき、光学部材の材料のd線を基準とするアッベ数νdは、次式(A)で定義される。
νd=(nd-1)/(nF-nC) …(A)
またこのとき、光学部材の材料の部分分散比θgFは、次式(B)で定義される。
θgF=(ng-nF)/(nF-nC) …(B)
またこのとき、光学部材の材料の部分分散比θCtは、次式(C)で定義される。
θCt=(nC-nt)/(nF-nC) …(C)
[レンズ群データ]の表には、各レンズ群のそれぞれの始面(最も走査機構側の面)と焦点距離を示す。
[条件式対応値]の表には、各条件式に対応する値を示す。
以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離Fh、曲率半径R、面間隔D、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。
(第1実施例)
第1実施例について、図2~図3および表1を用いて説明する。図2は、第1~第6実施形態の第1実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第1実施例に係る走査光学系SL(1)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。なお、瞳共役面Pの近傍には、上述の走査機構31(ガルバノミラー等)が配置される。像面Iは、上述の結像面13に相当する。各レンズ群記号に付けている符号(+)もしくは(-)は、各レンズ群の屈折力を示す。このことは以下の全ての実施例でも同様である。
第1実施例について、図2~図3および表1を用いて説明する。図2は、第1~第6実施形態の第1実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第1実施例に係る走査光学系SL(1)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。なお、瞳共役面Pの近傍には、上述の走査機構31(ガルバノミラー等)が配置される。像面Iは、上述の結像面13に相当する。各レンズ群記号に付けている符号(+)もしくは(-)は、各レンズ群の屈折力を示す。このことは以下の全ての実施例でも同様である。
第1レンズ群G1は、瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11と瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL12との接合レンズから構成される。第2レンズ群G2は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸形状の正レンズL22と、両凸形状の正レンズL23と平凹形状の負レンズL24との接合レンズと、両凸形状の正レンズL25とから構成される。第3レンズ群G3は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と瞳共役面P側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32との第1の接合レンズと、両凸形状の正レンズL33と両凹形状の負レンズL34との第2の接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3の対物レンズ側に、像面Iが配置される。
以下の表1に、第1実施例に係る走査光学系の諸元の値を掲げる。
(表1)
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 49.6000
2 -24.9930 10.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -139.9370 10.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
4 -48.4330 0.2000
5 -133.2080 6.5500 70.31 1.487490 0.5291 0.8982
6 -63.1220 0.2000
7 183.8690 10.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
8 -65.4640 2.7000
9 162.0030 11.3000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
10 -53.8120 2.7000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
11 ∞ 0.2000
12 67.2210 8.1500 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
13 -349.4370 0.2000
14 49.8630 6.3000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
15 400.6380 3.2500 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
16 25.8310 2.0000
17 26.0490 13.6500 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
18 -57.1400 2.2500 60.20 1.640000 0.5377 0.8593
19 31.7990 30.2711
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -134.490
G2 5 47.642
G3 14 -71.221
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL12」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=82.57
「正レンズL23」 νd1=91.36
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負レンズL24」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=18.34
条件式(4)
「正メニスカスレンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL23」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負レンズL24」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL12」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5386
「正レンズL23」 θgF1=0.5342
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負レンズL24」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=50.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL23」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負レンズL24」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL12」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8175
「正レンズL23」 θCt1=0.8399
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負レンズL24」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=2.241
条件式(16) Fh2/Fh=0.794
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.187
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 49.6000
2 -24.9930 10.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -139.9370 10.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
4 -48.4330 0.2000
5 -133.2080 6.5500 70.31 1.487490 0.5291 0.8982
6 -63.1220 0.2000
7 183.8690 10.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
8 -65.4640 2.7000
9 162.0030 11.3000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
10 -53.8120 2.7000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
11 ∞ 0.2000
12 67.2210 8.1500 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
13 -349.4370 0.2000
14 49.8630 6.3000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
15 400.6380 3.2500 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
16 25.8310 2.0000
17 26.0490 13.6500 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
18 -57.1400 2.2500 60.20 1.640000 0.5377 0.8593
19 31.7990 30.2711
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -134.490
G2 5 47.642
G3 14 -71.221
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL12」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=82.57
「正レンズL23」 νd1=91.36
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負レンズL24」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=18.34
条件式(4)
「正メニスカスレンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL23」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負レンズL24」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL12」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5386
「正レンズL23」 θgF1=0.5342
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負レンズL24」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=50.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL23」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負レンズL24」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL12」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8175
「正レンズL23」 θCt1=0.8399
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負レンズL24」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=2.241
条件式(16) Fh2/Fh=0.794
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.187
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
図3は、第1実施例に係る走査光学系の諸収差図である。各収差図において、FNOはFナンバーを示し、Yは像高を示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーの値を示し、非点収差図および歪曲収差図では像高の最大値を示し、コマ収差図では各像高の値を示す。dはd線(波長λ=587.56nm)を示し、gはg線(波長λ=435.84nm)を示し、tはt線(波長λ=1013.98nm)を示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、以下に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い、重複する説明は省略する。
各収差図より、第1実施例に係る走査光学系は、g線からt線までの広い波長域で、倍率色収差等の諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第2実施例)
第2実施例について、図4~図5および表2を用いて説明する。図4は、第1~第6実施形態の第2実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第2実施例に係る走査光学系SL(2)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第2実施例について、図4~図5および表2を用いて説明する。図4は、第1~第6実施形態の第2実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第2実施例に係る走査光学系SL(2)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第1レンズ群G1は、瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11と瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL12との接合レンズから構成される。第2レンズ群G2は、瞳共役面P側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL21と、両凸形状の正レンズL22と平凹形状の負レンズL23との接合レンズと、瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24とから構成される。第3レンズ群G3は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と瞳共役面P側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32との第1の接合レンズと、両凸形状の正レンズL33と両凹形状の負レンズL34との第2の接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3の対物レンズ側に、像面Iが配置される。
以下の表2に、第2実施例に係る走査光学系の諸元の値を掲げる。
(表2)
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 53.5500
2 -23.8529 12.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -77.8908 8.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
4 -36.0676 3.5000
5 141.3954 9.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
6 -65.6628 2.0000
7 117.4037 10.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
8 -56.5472 2.5000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
9 ∞ 0.2000
10 53.4466 8.0000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
11 2062.1589 0.2000
12 47.5676 6.5000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
13 213.5680 2.5000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
14 25.4452 2.5000
15 28.1569 12.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
16 -51.3695 2.5000 60.20 1.640000 0.5377 0.8593
17 32.6237 30.3130
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -275.012
G2 5 50.765
G3 12 -65.154
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL12」 νd1=82.57
「正レンズL21」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=91.36
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負レンズL23」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=18.79
条件式(4)
「正メニスカスレンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負レンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL12」 θgF1=0.5386
「正レンズL21」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5342
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負レンズL23」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=49.5
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負レンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL12」 θCt1=0.8175
「正レンズL21」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8399
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負レンズL23」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=4.584
条件式(16) Fh2/Fh=0.846
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.086
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 53.5500
2 -23.8529 12.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -77.8908 8.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
4 -36.0676 3.5000
5 141.3954 9.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
6 -65.6628 2.0000
7 117.4037 10.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
8 -56.5472 2.5000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
9 ∞ 0.2000
10 53.4466 8.0000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
11 2062.1589 0.2000
12 47.5676 6.5000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
13 213.5680 2.5000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
14 25.4452 2.5000
15 28.1569 12.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
16 -51.3695 2.5000 60.20 1.640000 0.5377 0.8593
17 32.6237 30.3130
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -275.012
G2 5 50.765
G3 12 -65.154
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL12」 νd1=82.57
「正レンズL21」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=91.36
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負レンズL23」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=18.79
条件式(4)
「正メニスカスレンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負レンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL12」 θgF1=0.5386
「正レンズL21」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5342
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負レンズL23」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=49.5
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負レンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL12」 θCt1=0.8175
「正レンズL21」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8399
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負レンズL23」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=4.584
条件式(16) Fh2/Fh=0.846
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.086
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
図5は、第2実施例に係る走査光学系の諸収差図である。各収差図より、第2実施例に係る走査光学系は、g線からt線までの広い波長域で、倍率色収差等の諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第3実施例)
第3実施例について、図6~図7並びに表3を用いて説明する。図6は、第1~第6実施形態の第3実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第3実施例に係る走査光学系SL(3)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第3実施例について、図6~図7並びに表3を用いて説明する。図6は、第1~第6実施形態の第3実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第3実施例に係る走査光学系SL(3)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第1レンズ群G1は、瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11から構成される。第2レンズ群G2は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸形状の正レンズL22と瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL23との接合レンズと、両凸形状の正レンズL24とから構成される。第3レンズ群G3は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と瞳共役面P側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32との第1の接合レンズと、両凸形状の正レンズL33と両凹形状の負レンズL34との第2の接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3の対物レンズ側に、像面Iが配置される。
以下の表3に、第3実施例に係る走査光学系の諸元の値を掲げる。
(表3)
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 53.3500
2 -25.0182 10.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -53.7878 8.5000
4 -504.7816 9.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
5 -41.7126 0.5000
6 224.3104 12.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
7 -41.0225 2.7000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
8 -116.3799 0.2000
9 56.0783 9.0000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
10 -582.1135 0.2000
11 45.7256 7.0000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
12 179.3373 3.0000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
13 21.6575 2.0000
14 21.7592 14.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
15 -50.7847 2.5000 60.20 1.640000 0.5377 0.8593
16 30.2698 30.3911
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -102.666
G2 4 41.948
G3 11 -65.054
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL21」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=82.57
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負メニスカスレンズL23」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=19.56
条件式(4)
「正メニスカスレンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負メニスカスレンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL21」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5386
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負メニスカスレンズL23」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=50.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負メニスカスレンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL21」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8175
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負メニスカスレンズL23」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=1.711
条件式(16) Fh2/Fh=0.699
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.084
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 53.3500
2 -25.0182 10.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -53.7878 8.5000
4 -504.7816 9.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
5 -41.7126 0.5000
6 224.3104 12.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
7 -41.0225 2.7000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
8 -116.3799 0.2000
9 56.0783 9.0000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
10 -582.1135 0.2000
11 45.7256 7.0000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
12 179.3373 3.0000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
13 21.6575 2.0000
14 21.7592 14.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
15 -50.7847 2.5000 60.20 1.640000 0.5377 0.8593
16 30.2698 30.3911
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -102.666
G2 4 41.948
G3 11 -65.054
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL21」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=82.57
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負メニスカスレンズL23」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=19.56
条件式(4)
「正メニスカスレンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負メニスカスレンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL21」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5386
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負メニスカスレンズL23」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=50.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負メニスカスレンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL21」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8175
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負メニスカスレンズL23」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=1.711
条件式(16) Fh2/Fh=0.699
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.084
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
図7は、第3実施例に係る走査光学系の諸収差図である。各収差図より、第3実施例に係る走査光学系は、g線からt線までの広い波長域で、倍率色収差等の諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第4実施例)
第4実施例について、図8~図9並びに表4を用いて説明する。図8は、第1~第6実施形態の第4実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第4実施例に係る走査光学系SL(4)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第4実施例について、図8~図9並びに表4を用いて説明する。図8は、第1~第6実施形態の第4実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第4実施例に係る走査光学系SL(4)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第1レンズ群G1は、瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11から構成される。第2レンズ群G2は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸形状の正レンズL22と瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL23との接合レンズと、両凸形状の正レンズL24とから構成される。第3レンズ群G3は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と瞳共役面P側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32との第1の接合レンズと、両凸形状の正レンズL33と両凹形状の負レンズL34との第2の接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3の対物レンズ側に、像面Iが配置される。
以下の表4に、第4実施例に係る走査光学系の諸元の値を掲げる。
(表4)
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 53.4000
2 -25.0242 12.5000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -54.1369 6.0000
4 -640.8906 9.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
5 -41.7085 0.5000
6 178.2157 12.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
7 -42.4059 2.7000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
8 -108.8746 0.2000
9 56.5598 8.5000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
10 -1309.3827 0.2000
11 47.4110 7.5000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
12 240.8185 3.0000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
13 21.5861 2.0000
14 21.7736 14.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
15 -57.1461 2.5000 58.57 1.651600 0.5416 0.8341
16 31.4253 30.5716
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -105.472
G2 4 42.184
G3 11 -64.070
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL21」 νd1=91.36
「正レンズL22」 νd1=82.57
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負メニスカスレンズL23」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=19.51
条件式(4)
「正メニスカスレンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負メニスカスレンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL21」 θgF1=0.5342
「正レンズL22」 θgF1=0.5386
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負メニスカスレンズL23」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=50.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負メニスカスレンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL21」 θCt1=0.8399
「正レンズL22」 θCt1=0.8175
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負メニスカスレンズL23」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=1.758
条件式(16) Fh2/Fh=0.703
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.068
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 53.4000
2 -25.0242 12.5000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -54.1369 6.0000
4 -640.8906 9.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
5 -41.7085 0.5000
6 178.2157 12.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
7 -42.4059 2.7000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
8 -108.8746 0.2000
9 56.5598 8.5000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
10 -1309.3827 0.2000
11 47.4110 7.5000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
12 240.8185 3.0000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
13 21.5861 2.0000
14 21.7736 14.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
15 -57.1461 2.5000 58.57 1.651600 0.5416 0.8341
16 31.4253 30.5716
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -105.472
G2 4 42.184
G3 11 -64.070
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL21」 νd1=91.36
「正レンズL22」 νd1=82.57
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負メニスカスレンズL23」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=19.51
条件式(4)
「正メニスカスレンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負メニスカスレンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL21」 θgF1=0.5342
「正レンズL22」 θgF1=0.5386
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負メニスカスレンズL23」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=50.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負メニスカスレンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL21」 θCt1=0.8399
「正レンズL22」 θCt1=0.8175
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負メニスカスレンズL23」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=1.758
条件式(16) Fh2/Fh=0.703
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.068
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
図9は、第4実施例に係る走査光学系の諸収差図である。各収差図より、第4実施例に係る走査光学系は、g線からt線までの広い波長域で、倍率色収差等の諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第5実施例)
第5実施例について、図10~図11および表5を用いて説明する。図10は、第1~第6実施形態の第5実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第5実施例に係る走査光学系SL(5)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第5実施例について、図10~図11および表5を用いて説明する。図10は、第1~第6実施形態の第5実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第5実施例に係る走査光学系SL(5)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第1レンズ群G1は、瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11と瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL12との接合レンズから構成される。第2レンズ群G2は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸形状の正レンズL22と、両凸形状の正レンズL23と両凹形状の負レンズL24との接合レンズと、瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25とから構成される。第3レンズ群G3は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31と瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL32との第1の接合レンズと、両凸形状の正レンズL33と両凹形状の負レンズL34との第2の接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3の対物レンズ側に、像面Iが配置される。
以下の表5に、第5実施例に係る走査光学系の諸元の値を掲げる。
(表5)
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 53.1000
2 -23.3790 5.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -521.0717 9.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
4 -36.5677 9.0000
5 -186.5659 6.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
6 -55.9777 0.2000
7 323.4123 8.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
8 -70.7578 0.2000
9 75.9315 9.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
10 -109.1223 2.5000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
11 747.7880 0.2000
12 46.4635 6.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
13 136.4644 0.2000
14 60.2797 3.0000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
15 22.4138 6.0000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
16 28.1885 2.5000
17 29.5269 11.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
18 -60.8791 2.5000 58.57 1.651600 0.5416 0.8341
19 31.8482 30.3736
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -144.778
G2 5 42.055
G3 14 -53.948
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL12」 νd1=91.36
「正メニスカスレンズL21」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=82.57
「正レンズL23」 νd1=91.36
「正メニスカスレンズL25」 νd1=82.57
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負レンズL24」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=19.62
条件式(4)
「正メニスカスレンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正メニスカスレンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL23」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正メニスカスレンズL25」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負レンズL24」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL12」 θgF1=0.5342
「正メニスカスレンズL21」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5386
「正レンズL23」 θgF1=0.5342
「正メニスカスレンズL25」 θgF1=0.5386
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負レンズL24」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=51.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正メニスカスレンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL23」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正メニスカスレンズL25」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負レンズL24」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL12」 θCt1=0.8399
「正メニスカスレンズL21」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8175
「正レンズL23」 θCt1=0.8399
「正メニスカスレンズL25」 θCt1=0.8175
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負レンズL24」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=2.413
条件式(16) Fh2/Fh=0.701
条件式(17) (-Fh3)/Fh=0.899
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 53.1000
2 -23.3790 5.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 -521.0717 9.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
4 -36.5677 9.0000
5 -186.5659 6.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
6 -55.9777 0.2000
7 323.4123 8.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
8 -70.7578 0.2000
9 75.9315 9.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
10 -109.1223 2.5000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
11 747.7880 0.2000
12 46.4635 6.5000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
13 136.4644 0.2000
14 60.2797 3.0000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
15 22.4138 6.0000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
16 28.1885 2.5000
17 29.5269 11.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
18 -60.8791 2.5000 58.57 1.651600 0.5416 0.8341
19 31.8482 30.3736
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -144.778
G2 5 42.055
G3 14 -53.948
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL12」 νd1=91.36
「正メニスカスレンズL21」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=82.57
「正レンズL23」 νd1=91.36
「正メニスカスレンズL25」 νd1=82.57
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負レンズL24」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=19.62
条件式(4)
「正メニスカスレンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正メニスカスレンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL23」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正メニスカスレンズL25」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負レンズL24」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL12」 θgF1=0.5342
「正メニスカスレンズL21」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5386
「正レンズL23」 θgF1=0.5342
「正メニスカスレンズL25」 θgF1=0.5386
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負レンズL24」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=51.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正メニスカスレンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL23」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正メニスカスレンズL25」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負レンズL24」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL12」 θCt1=0.8399
「正メニスカスレンズL21」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8175
「正レンズL23」 θCt1=0.8399
「正メニスカスレンズL25」 θCt1=0.8175
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負レンズL24」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=2.413
条件式(16) Fh2/Fh=0.701
条件式(17) (-Fh3)/Fh=0.899
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
図11は、第5実施例に係る走査光学系の諸収差図である。各収差図より、第5実施例に係る走査光学系は、g線からt線までの広い波長域で、倍率色収差等の諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第6実施例)
第6実施例について、図12~図13および表6を用いて説明する。図12は、第1~第6実施形態の第6実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第6実施例に係る走査光学系SL(6)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第6実施例について、図12~図13および表6を用いて説明する。図12は、第1~第6実施形態の第6実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第6実施例に係る走査光学系SL(6)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第1レンズ群G1は、瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11と瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL12との接合レンズから構成される。第2レンズ群G2は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21と、両凸形状の正レンズL22と瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL23との接合レンズと、瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24とから構成される。第3レンズ群G3は、瞳共役面P側から順に並んだ、瞳共役面P側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31と瞳共役面P側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32との第1の接合レンズと、両凸形状の正レンズL33と両凹形状の負レンズL34との第2の接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3の対物レンズ側に、像面Iが配置される。
以下の表6に、第6実施例に係る走査光学系の諸元の値を掲げる。
(表6)
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 52.7000
2 -23.3121 8.0000 67.85 1.458504 0.5281 0.9062
3 -83.9105 7.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
4 -38.1125 8.0000
5 -416.3051 9.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
6 -45.3519 0.5000
7 161.0017 11.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
8 -49.1879 2.5000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
9 -147.7998 0.5000
10 48.8897 8.5000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
11 459.9026 0.5000
12 48.2794 6.5000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
13 153.1202 2.5000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
14 24.6361 2.5000
15 24.8900 12.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
16 -61.8989 2.5000 60.20 1.640000 0.5377 0.8593
17 28.8701 30.2538
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -233.022
G2 5 47.089
G3 12 -61.973
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL12」 νd1=82.57
「正メニスカスレンズL21」 νd1=91.36
「正レンズL22」 νd1=91.36
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負メニスカスレンズL23」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=18.96
条件式(4)
「正メニスカスレンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正メニスカスレンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負メニスカスレンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL12」 θgF1=0.5386
「正メニスカスレンズL21」 θgF1=0.5342
「正レンズL22」 θgF1=0.5342
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負メニスカスレンズL23」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=49.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正メニスカスレンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負メニスカスレンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL12」 θCt1=0.8175
「正メニスカスレンズL21」 θCt1=0.8399
「正レンズL22」 θCt1=0.8399
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負メニスカスレンズL23」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=3.884
条件式(16) Fh2/Fh=0.785
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.033
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
[全体諸元]
Fh=60
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=11.8
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 52.7000
2 -23.3121 8.0000 67.85 1.458504 0.5281 0.9062
3 -83.9105 7.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
4 -38.1125 8.0000
5 -416.3051 9.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
6 -45.3519 0.5000
7 161.0017 11.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
8 -49.1879 2.5000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
9 -147.7998 0.5000
10 48.8897 8.5000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
11 459.9026 0.5000
12 48.2794 6.5000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
13 153.1202 2.5000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
14 24.6361 2.5000
15 24.8900 12.5000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
16 -61.8989 2.5000 60.20 1.640000 0.5377 0.8593
17 28.8701 30.2538
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -233.022
G2 5 47.089
G3 12 -61.973
[条件式対応値]
条件式(1)
「正メニスカスレンズL12」 νd1=82.57
「正メニスカスレンズL21」 νd1=91.36
「正レンズL22」 νd1=91.36
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負メニスカスレンズL23」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=18.96
条件式(4)
「正メニスカスレンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正メニスカスレンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負メニスカスレンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正メニスカスレンズL12」 θgF1=0.5386
「正メニスカスレンズL21」 θgF1=0.5342
「正レンズL22」 θgF1=0.5342
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負メニスカスレンズL23」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=49.0
条件式(10) FOV/Fh=0.4167
条件式(11)
「正メニスカスレンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正メニスカスレンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負メニスカスレンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正メニスカスレンズL12」 θCt1=0.8175
「正メニスカスレンズL21」 θCt1=0.8399
「正レンズL22」 θCt1=0.8399
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負メニスカスレンズL23」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=3.884
条件式(16) Fh2/Fh=0.785
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.033
条件式(18) νd3=22.80
νd4=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=4.17
条件式(20) Φb×θb=70.8
図13は、第6実施例に係る走査光学系の諸収差図である。各収差図より、第6実施例に係る走査光学系は、g線からt線までの広い波長域で、倍率色収差等の諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第7実施例)
第7実施例について、図14~図15および表7を用いて説明する。図14は、第1~第6実施形態の第7実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第7実施例に係る走査光学系SL(7)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第7実施例について、図14~図15および表7を用いて説明する。図14は、第1~第6実施形態の第7実施例に係る走査光学系のレンズ構成を示す図である。第7実施例に係る走査光学系SL(7)は、瞳共役面P側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。
第1レンズ群G1は、両凹形状の負レンズL11と両凸形状の正レンズL12との接合レンズから構成される。第2レンズ群G2は、瞳共役面P側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL21と、両凸形状の正レンズL22と瞳共役面P側に凹面を向けた負メニスカスレンズL23との第1の接合レンズと、両凸形状の正レンズL24と両凹形状の負レンズL25との第2の接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3は、瞳共役面P側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と両凹形状の負レンズL32との第1の接合レンズと、両凸形状の正レンズL33と両凹形状の負レンズL34との第2の接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3の対物レンズ側に、像面Iが配置される。
以下の表7に、第7実施例に係る走査光学系の諸元の値を掲げる。
(表7)
[全体諸元]
Fh=50
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=14.0
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 40.5500
2 -20.5406 10.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 4483.9932 10.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
4 -33.2276 2.0000
5 459.9767 8.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
6 -62.4493 0.5000
7 1234.9246 8.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
8 -59.8704 2.5000 44.27 1.613397 0.5633 0.7825
9 -106.5074 0.5000
10 36.6007 13.0000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
11 -163.4401 2.5000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
12 171.5632 0.5000
13 61.9995 7.0000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
14 -522.0253 2.5000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
15 21.6480 3.0000
16 27.3158 14.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
17 -28.7338 2.5000 60.20 1.640000 0.5416 0.8341
18 69.8098 21.1140
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -193.035
G2 5 41.909
G3 13 -55.895
[条件式対応値]
条件式(1)
「正レンズL12」 νd1=82.57
「正レンズL21」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=91.36
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負メニスカスレンズL23」 νd2=44.30
「負レンズL25」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=19.25
条件式(4)
「正レンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負メニスカスレンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0063
「負レンズL25」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正レンズL12」 θgF1=0.5386
「正レンズL21」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5342
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負メニスカスレンズL23」 θgF2=0.5633
「負レンズL25」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=48.5
条件式(10) FOV/Fh=0.5000
条件式(11)
「正レンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負メニスカスレンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0279
「負レンズL25」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正レンズL12」 θCt1=0.8175
「正レンズL21」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8399
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負メニスカスレンズL23」 θCt2=0.7825
「負レンズL25」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=3.861
条件式(16) Fh2/Fh=0.838
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.118
条件式(18) ν3d=22.80
ν4d=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=5.00
条件式(20) Φb×θb=84.0
[全体諸元]
Fh=50
FOV=25
NAob=1
Fob=10
Φb=6
θb=14.0
[レンズ諸元]
面番号 R D νd nd θgF θCt
1 ∞ 40.5500
2 -20.5406 10.0000 64.14 1.516800 0.5357 0.8647
3 4483.9932 10.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
4 -33.2276 2.0000
5 459.9767 8.0000 82.57 1.497820 0.5386 0.8175
6 -62.4493 0.5000
7 1234.9246 8.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
8 -59.8704 2.5000 44.27 1.613397 0.5633 0.7825
9 -106.5074 0.5000
10 36.6007 13.0000 67.90 1.593190 0.5440 0.7962
11 -163.4401 2.5000 34.70 1.720467 0.5834 0.7267
12 171.5632 0.5000
13 61.9995 7.0000 22.80 1.808095 0.6307 0.6596
14 -522.0253 2.5000 32.30 1.738000 0.5900 0.7154
15 21.6480 3.0000
16 27.3158 14.0000 91.36 1.456000 0.5342 0.8399
17 -28.7338 2.5000 60.20 1.640000 0.5416 0.8341
18 69.8098 21.1140
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 2 -193.035
G2 5 41.909
G3 13 -55.895
[条件式対応値]
条件式(1)
「正レンズL12」 νd1=82.57
「正レンズL21」 νd1=82.57
「正レンズL22」 νd1=91.36
「正レンズL33」 νd1=91.36
条件式(2)
「負メニスカスレンズL23」 νd2=44.30
「負レンズL25」 νd2=34.70
条件式(3) hmax=19.25
条件式(4)
「正レンズL12」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL21」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0333
「正レンズL22」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
「正レンズL33」
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644=0.0437
条件式(5)
「負メニスカスレンズL23」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0063
「負レンズL25」
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644=-0.0023
条件式(6)
「正レンズL12」 θgF1=0.5386
「正レンズL21」 θgF1=0.5386
「正レンズL22」 θgF1=0.5342
「正レンズL33」 θgF1=0.5342
条件式(7)
「負メニスカスレンズL23」 θgF2=0.5633
「負レンズL25」 θgF2=0.5834
条件式(8) FOV=25
条件式(9) Φmax=48.5
条件式(10) FOV/Fh=0.5000
条件式(11)
「正レンズL12」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL21」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1208
「正レンズL22」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
「正レンズL33」
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542=-0.1406
条件式(12)
「負メニスカスレンズL23」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0279
「負レンズL25」
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542=0.0181
条件式(13)
「正レンズL12」 θCt1=0.8175
「正レンズL21」 θCt1=0.8175
「正レンズL22」 θCt1=0.8399
「正レンズL33」 θCt1=0.8399
条件式(14)
「負メニスカスレンズL23」 θCt2=0.7825
「負レンズL25」 θCt2=0.7267
条件式(15) (-Fh1)/Fh=3.861
条件式(16) Fh2/Fh=0.838
条件式(17) (-Fh3)/Fh=1.118
条件式(18) ν3d=22.80
ν4d=32.30
条件式(19) (FOV/Fh)×(NAob×Fob)=5.00
条件式(20) Φb×θb=84.0
図15は、第7実施例に係る走査光学系の諸収差図である。各収差図より、第7実施例に係る走査光学系は、g線からt線までの広い波長域で、倍率色収差等の諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
上記各実施例によれば、倍率色収差を低減させて、視野を広くすることが可能な走査光学系を実現することができる。
ここで、上記各実施例は第1~第6実施形態の一具体例を示しているものであり、各実施形態はこれらに限定されるものではない。
また、第1~第6実施形態に係る走査光学系を備えた顕微鏡は、図1に示す走査型共焦点顕微鏡1に限られるものではなく、多光子励起による蛍光観察に対応した多光子励起走査型共焦点顕微鏡であってもよい。そこで、図16を用いて、第1~第6実施形態に係る走査光学系を備えた走査型共焦点顕微鏡の変形例として、多光子励起走査型共焦点顕微鏡101について説明する。多光子励起走査型共焦点顕微鏡101は、照明用レーザ光を試料SA上に導く励起光導入部102と、試料SA上に集光されるレーザ光を偏向して試料SA上で走査する走査装置3と、試料SAからの光強度信号を検出する光検出装置5と、多光子励起に対応した試料SAからの光強度信号を検出する第2の光検出装置108と、試料SAからの光を光検出装置5に導く集光光学系104とを主体に構成される。この多光子励起走査型共焦点顕微鏡101は、前述した走査型共焦点顕微鏡1の構成を一部変更したものである。多光子励起走査型共焦点顕微鏡101の構成部分のうち、前述した走査型共焦点顕微鏡1と同様の構成部分(例えば、走査装置3および光検出装置5等)については、走査型共焦点顕微鏡1の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
励起光導入部102は、レーザ光源およびビーム径調整機構等から構成される光源ユニット121と、光源ユニット121から発振されたパルスレーザ光(光束)を試料SAに向けて反射するダイクロイックミラー122とを備えて構成される。ダイクロイックミラー122で反射したレーザ光は、第2対物レンズ23および対物レンズ24により試料SA上に集光される。なお、第2対物レンズ23は顕微鏡本体10の鏡筒部11内に配設され、ダイクロイックミラー122は鏡筒部11の上部に設けられた顕微鏡筐体部12内に配設される。
走査装置3は、走査機構(スキャナ)31と、走査光学系32とを備えて構成される。走査装置3は、顕微鏡筐体部12内におけるダイクロイックミラー122と第2対物レンズ23との間に配設される。
集光光学系104は、対物レンズ24および第2対物レンズ23と、試料SAからの蛍光が反射する全反射ミラー142と、全反射ミラー142で反射した蛍光を、光検出装置5のピンホール51を有した遮光板52上に集光する第1集光レンズ141とを備えて構成される。全反射ミラー142および第1集光レンズ141は、顕微鏡筐体部12内におけるダイクロイックミラー122の上方に配設される。
光検出装置5は、ピンホール51(開口)を有する遮光板52と、光ファイバ53と、検出ユニット55とを備えて構成される。遮光板52は顕微鏡筐体部12内に配設され、光ファイバ53はコネクタC1,C2を用いて顕微鏡筐体部12と検出ユニット55に接続される。検出ユニット55には、ケーブル56を介して処理ユニット57が電気的に接続される。
第2の光検出装置108は、対物レンズ24と第2対物レンズ23との間に配置されるダイクロイックミラー181と、リレーレンズ182,183と、検出ユニット184とを備えて構成される。検出ユニット184には、ケーブル185を介して処理ユニット57が電気的に接続されており、検出ユニット184で検出された検出信号に基づく(試料SAの)画像処理が行われ、処理ユニット57の画像処理により得られた試料SAの観察画像が図示しないモニターに表示される。
なお、第2の光検出装置108における検出ユニット184の入射面は、対物レンズ24の瞳面と略共役となるように配置される。そのため、対物レンズ24で試料SA上に集光するように構成されることで、多光子励起により発生した蛍光のうち、対物レンズ24を通過する蛍光を漏れなく検出ユニット184に到達させることが可能となる。これにより、試料SAの内部にて散乱した蛍光の検出も可能となり、より明るい(試料SAの)観察画像を得ることができる。また、多光子励起型の共焦点顕微鏡の場合、対物レンズ24の焦点近傍における微小な領域でのみ、多光子励起現象が発生する。そのため、ピンホールを使用しなくても、通常の共焦点顕微鏡と同様に、対物レンズの焦点面近傍の画像を得ることが可能である。
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
I 像面 P 瞳共役面
G3 第3レンズ群
I 像面 P 瞳共役面
Claims (28)
- 対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、
前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する走査光学系。
hmax≧18.0[mm]
但し、hmax:前記対物レンズの後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2) - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項1に記載の走査光学系。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
但し、θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2) - 対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、
前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する走査光学系。
hmax≧18.0[mm]
但し、hmax:前記対物レンズの後側焦点を通る主光線のうち、最大像高を規定する主光線の光軸からの最大距離
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2) - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項3に記載の走査光学系。
νd2<50 - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
θgF1<0.55
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項2~4のいずれか一項に記載の走査光学系。
θgF2>0.56 - 対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、
前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する走査光学系。
FOV≧23[mm]
但し、FOV:前記走査光学系の最大視野数
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2) - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項6に記載の走査光学系。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
但し、θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2) - 対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、
前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する走査光学系。
FOV≧23[mm]
但し、FOV:前記走査光学系の最大視野数
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2) - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項8に記載の走査光学系。
νd2<50 - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
θgF1<0.55
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項7~9のいずれか一項に記載の走査光学系。
θgF2>0.56 - 対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、
前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
νd2<50
以下の条件式を満足する走査光学系。
Φmax≧48.0[mm]
但し、Φmax:前記走査光学系の最大外径
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2) - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項11に記載の走査光学系。
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
但し、θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2) - 対物レンズと、走査機構との間に設けられる走査光学系であって、
前記走査機構側から順に並んだ、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、正の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF1-(-0.00168×νd1)-0.644>0.03
前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のいずれかに含まれる少なくとも1個のレンズは、負の屈折力を有して以下の条件式を満足し、
θgF2-(-0.00168×νd2)-0.644<-0.002
以下の条件式を満足する走査光学系。
Φmax≧48.0[mm]
但し、Φmax:前記走査光学系の最大外径
νd1:前記正の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2:前記負の屈折力を有するレンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負の屈折力を有するレンズのd線に対する屈折率をnd2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θgF1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1とし、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1としたとき、次式で定義される
θgF1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θgF2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのg線に対する屈折率をng2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2とし、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2としたとき、次式で定義される
θgF2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2) - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
νd1>80
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項13に記載の走査光学系。
νd2<50 - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
θgF1<0.55
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項12~14のいずれか一項に記載の走査光学系。
θgF2>0.56 - 以下の条件式を満足する請求項1~15のいずれか一項に記載の走査光学系。
0.35<FOV/Fh<0.55
但し、FOV:前記走査光学系の最大視野数
Fh:前記走査光学系の焦点距離 - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
θCt1-(0.0048×νd1)-0.542<-0.05
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項1~16のいずれか一項に記載の走査光学系。
θCt2-(0.0048×νd2)-0.542>0.01
但し、θCt1:前記正の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記正の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC1とし、前記正の屈折力を有するレンズのt線に対する屈折率をnt1とし、前記正の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF1としたとき、次式で定義される
θCt1=(nC1-nt1)/(nF1-nC1)
θCt2:前記負の屈折力を有するレンズの部分分散比であり、前記負の屈折力を有するレンズのC線に対する屈折率をnC2とし、前記負の屈折力を有するレンズのt線に対する屈折率をnt2とし、前記負の屈折力を有するレンズのF線に対する屈折率をnF2としたとき、次式で定義される
θCt2=(nC2-nt2)/(nF2-nC2) - 前記少なくとも1個の前記正の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足し、
θCt1>0.79
前記少なくとも1個の前記負の屈折力を有するレンズは、以下の条件式を満足する請求項17に記載の走査光学系。
θCt2<0.8 - 以下の条件式を満足する請求項1~18のいずれか一項に記載の走査光学系。
1.5<(-Fh1)/Fh<5.0
0.6<Fh2/Fh<0.9
0.8<(-Fh3)/Fh<1.3
但し、Fh1:前記第1レンズ群の焦点距離
Fh2:前記第2レンズ群の焦点距離
Fh3:前記第3レンズ群の焦点距離
Fh:前記走査光学系の焦点距離 - 前記第1レンズ群の最も前記走査機構側に配置されたレンズにおける前記走査機構側のレンズ面が凹面であり、
前記第3レンズ群の最も前記対物レンズ側に配置されたレンズにおける前記対物レンズ側のレンズ面が凹面である請求項1~19のいずれか一項に記載の走査光学系。 - 前記第2レンズ群は、前記正の屈折力を有するレンズを有する請求項1~20のいずれか一項に記載の走査光学系。
- 前記第2レンズ群は、少なくとも1個の接合レンズを有する請求項1~21のいずれか一項に記載の走査光学系。
- 前記接合レンズは、前記正の屈折力を有するレンズを有する請求項22に記載の走査光学系。
- 前記第3レンズ群は、前記走査機構側から順に並んだ、第1の接合レンズと、第2の接合レンズとを有する請求項1~23のいずれか一項に記載の走査光学系。
- 以下の条件式を満足する請求項24に記載の走査光学系。
νd3<νd4
但し、νd3:前記第1の接合レンズを構成する正レンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記正レンズのd線に対する屈折率をnd3とし、前記正レンズのF線に対する屈折率をnF3とし、前記正レンズのC線に対する屈折率をnC3としたとき、次式で定義される
νd3=(nd3-1)/(nF3-nC3)
νd4:前記第1の接合レンズを構成する負レンズのd線を基準とするアッベ数であり、前記負レンズのd線に対する屈折率をnd4とし、前記負レンズのF線に対する屈折率をnF4とし、前記負レンズのC線に対する屈折率をnC4としたとき、次式で定義される
νd4=(nd4-1)/(nF4-nC4) - 前記対物レンズと、前記走査機構と、請求項1~25のいずれか一項に記載の走査光学系とを備える走査型共焦点顕微鏡。
- 以下の条件式を満足する請求項26に記載の走査型共焦点顕微鏡。
(FOV/Fh)×(NAob×Fob)>3.1[mm]
但し、FOV:前記走査光学系の最大視野数
Fh:前記走査光学系の焦点距離
NAob:前記対物レンズの開口数
Fob:前記対物レンズの焦点距離 - 以下の条件式を満足する請求項26または27に記載の走査型共焦点顕微鏡。
Φb×θb>63[mm×度]
但し、Φb:前記走査機構から前記走査光学系に入射するレーザ光の径
θb:前記走査機構から前記走査光学系に入射するレーザ光の光軸となす最大角度
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