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公開番号2025116266
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2025094527,2023566284
出願日2025-06-06,2022-12-02
発明の名称走査型顕微鏡
出願人株式会社ニコン
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02B 21/02 20060101AFI20250731BHJP(光学)
要約【課題】明るい画像を得ることが可能な走査型顕微鏡を提供する。
【解決手段】走査型顕微鏡の走査光学系SLが、複数のレンズ成分からなり、全体として正の屈折力を有し、各レンズ成分が、互いに接合された複数個のレンズで構成される1個の接合レンズ、または1個のレンズからなり、以下の条件式を満足する。
0.007<Σ(nd×tc/νd)/LA<0.021
但し、Σ(nd×tc/νd):複数のレンズ成分を構成するレンズのd線に対する屈折率をndとし、レンズの中心厚をtcとし、レンズのアッベ数をνdとしたとき、複数のレンズ成分におけるレンズのnd×tc/νdの総和
LA:走査機構に最も近いレンズ成分における走査機構側のレンズ面から対物光学系に最も近いレンズ成分における対物光学系側のレンズ面までの光軸上の距離
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
光源からの光により試料を走査する走査機構と、
前記走査機構からの光を前記試料に集光する対物光学系と、
前記走査機構と前記対物光学系との間に設けられ、前記走査機構からの光を前記対物光学系に導く走査光学系とを備え、
前記走査光学系は、光軸に沿って並んだ複数のレンズ成分からなり、全体として正の屈折力を有し、
前記レンズ成分は、互いに接合された複数個のレンズで構成される１個の接合レンズ、または１個のレンズからなり、
前記複数のレンズ成分のうち前記走査機構に最も近いレンズ成分における前記走査機構側のレンズ面が凹面であり、
前記複数のレンズ成分のうち前記対物光学系に最も近いレンズ成分における前記対物光学系側のレンズ面が凹面であり、
以下の条件式を満足する走査型顕微鏡。
０．００７＜Σ（ｎｄ×ｔｃ／νｄ）／ＬＡ＜０．０２１
但し、Σ（ｎｄ×ｔｃ／νｄ）：前記複数のレンズ成分を構成するレンズのｄ線に対する屈折率をｎｄとし、前記レンズの中心厚をｔｃとし、前記レンズのアッベ数をνｄとしたとき、前記複数のレンズ成分における前記レンズのｎｄ×ｔｃ／νｄの総和
ＬＡ：前記走査機構に最も近いレンズ成分における前記走査機構側のレンズ面から前記対物光学系に最も近いレンズ成分における前記対物光学系側のレンズ面までの光軸上の距離
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
以下の条件式を満足する請求項１に記載の走査型顕微鏡。
－３＜（ｎｄＡ－１）／ｒＡ×ｆ＜－０．６
０．５＜（ｎｄＥ－１）／ｒＥ×ｆ＜３
但し、ｎｄＡ：前記複数のレンズ成分を構成するレンズのうち、前記走査機構に最も近いレンズのｄ線に対する屈折率
ｒＡ：前記走査機構に最も近いレンズにおける前記走査機構側のレンズ面の曲率半径
ｎｄＥ：前記複数のレンズ成分を構成するレンズのうち、前記対物光学系に最も近いレンズのｄ線に対する屈折率
ｒＥ：前記対物光学系に最も近いレンズにおける前記対物光学系側のレンズ面の曲率半径
ｆ：前記走査光学系の焦点距離
【請求項３】
前記複数のレンズ成分のうち一部のレンズ成分は、１個の正レンズからなり、
以下の条件式を満足する請求項１に記載の走査型顕微鏡。
νｄＰ＜３８
０．６５１＜θｇＦＰ＋（０．００１６８２×νｄＰ）
但し、νｄＰ：前記正レンズのアッベ数
θｇＦＰ：前記正レンズの部分分散比であり、前記正レンズのｇ線に対する屈折率をｎｇＰとし、前記正レンズのＦ線に対する屈折率をｎＦＰとし、前記正レンズのＣ線に対する屈折率をｎＣＰとしたとき、次式で定義される
θｇＦＰ＝（ｎｇＰ－ｎＦＰ）／（ｎＦＰ－ｎＣＰ）
【請求項４】
以下の条件式を満足する請求項３に記載の走査型顕微鏡。
１＜ｆＰ／ｆ＜５
但し、ｆＰ：前記正レンズの焦点距離
ｆ：前記走査光学系の焦点距離
【請求項５】
以下の条件式を満足する請求項１に記載の走査型顕微鏡。
０．７＜Ｄ０／ｆ＜１
但し、Ｄ０：前記走査機構と前記走査機構に最も近いレンズ成分との間の光軸上の間隔
ｆ：前記走査光学系の焦点距離
【請求項６】
以下の条件式を満足する請求項１に記載の走査型顕微鏡。
０．５＜（Σｔｃ）／ＬＡ＜０．９
但し、Σｔｃ：前記複数のレンズ成分における前記レンズのｔｃの総和
【請求項７】
前記複数のレンズ成分は、光軸に沿って前記走査機構側から順に並んだ、第１のレンズ成分と、第２のレンズ成分と、第３のレンズ成分と、第４のレンズ成分とを含み、
以下の条件式を満足する請求項１に記載の走査型顕微鏡。
０＜Ｄ３／Ｄ２＜１
０．０４＜Ｄ２／ＴＬ＜０．１１
０．０２＜Ｄ３／ＴＬ＜０．０５
但し、Ｄ２：前記第２のレンズ成分と前記第３のレンズ成分との間の光軸上の空気間隔
Ｄ３：前記第３のレンズ成分と前記第４のレンズ成分との間の光軸上の空気間隔
ＴＬ：前記走査光学系の前記走査機構側に配置される瞳共役面と前記走査光学系の前記対物光学系側に配置される像面との間の光軸上の距離
【請求項８】
以下の条件式を満足する請求項１に記載の走査型顕微鏡。
０．０００２１４＜Σ（ｎｄ×ｔｃ／νｄ
2
）／ＬＡ＜０．０００４２９
但し、Σ（ｎｄ×ｔｃ／νｄ
2
）：前記複数のレンズ成分における前記レンズのｎｄ×ｔｃ／νｄ
2
の総和

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型顕微鏡に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、走査機構からの光を対物光学系に導く走査光学系を備えた走査型顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような走査型顕微鏡では、明るい画像を得ることが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１０２０１３号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明に係る走査型顕微鏡は、光源からの光により試料を走査する走査機構と、前記走査機構からの光を前記試料に集光する対物光学系と、前記走査機構と前記対物光学系との間に設けられ、前記走査機構からの光を前記対物光学系に導く走査光学系とを備え、前記走査光学系は、光軸に沿って並んだ複数のレンズ成分からなり、全体として正の屈折力を有し、前記レンズ成分は、互いに接合された複数個のレンズで構成される１個の接合レンズ、または１個のレンズからなり、前記複数のレンズ成分のうち前記走査機構に最も近いレンズ成分における前記走査機構側のレンズ面が凹面であり、前記複数のレンズ成分のうち前記対物光学系に最も近いレンズ成分における前記対物光学系側のレンズ面が凹面であり、以下の条件式を満足する。
０．００７＜Σ（ｎｄ×ｔｃ／νｄ）／ＬＡ＜０．０２１
但し、Σ（ｎｄ×ｔｃ／νｄ）：前記複数のレンズ成分を構成するレンズのｄ線に対する屈折率をｎｄとし、前記レンズの中心厚をｔｃとし、前記レンズのアッベ数をνｄとしたとき、前記複数のレンズ成分における前記レンズのｎｄ×ｔｃ／νｄの総和
ＬＡ：前記走査機構に最も近いレンズ成分における前記走査機構側のレンズ面から前記対物光学系に最も近いレンズ成分における前記対物光学系側のレンズ面までの光軸上の距離
【図面の簡単な説明】
【０００５】
走査光学系を備えた走査型顕微鏡の一例を示す説明図である。
第１実施例に係る走査光学系の構成を示す断面図である。
第１実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
第１実施例に係る走査光学系の色収差図である。
第１実施例に係る走査光学系のコマ収差図である。
第２実施例に係る走査光学系の構成を示す断面図である。
第２実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
第２実施例に係る走査光学系の色収差図である。
第２実施例に係る走査光学系のコマ収差図である。
第３実施例に係る走査光学系の構成を示す断面図である。
第３実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
第３実施例に係る走査光学系の色収差図である。
第３実施例に係る走査光学系のコマ収差図である。
第４実施例に係る走査光学系の構成を示す断面図である。
第４実施例に係る走査光学系の諸収差図である。
第４実施例に係る走査光学系の色収差図である。
第４実施例に係る走査光学系のコマ収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下、本実施形態に係る走査光学系を備えた走査型顕微鏡について説明する。まず、図１を用いて、本実施形態に係る走査型顕微鏡の一例として走査型共焦点顕微鏡１について説明する。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上に導く励起光導入部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、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光検出装置５と、試料ＳＡからの光を光検出装置５に導く集光光学系４とを備えて構成される。
【０００７】
光源ユニット６は、走査型共焦点顕微鏡１に備えられてもよく、走査型共焦点顕微鏡１と別体に設けられてもよい。光源ユニット６は、レーザ光源（図示せず）およびビーム径調整機構（図示せず）等から構成される。光源ユニット６は、照明用レーザ光としてパルスレーザ光を発振させる。
【０００８】
励起光導入部２は、コリメータレンズ２１と、ダイクロイックミラー２２と、第２対物レンズ２３および対物レンズ２４からなる対物光学系２５とを備えて構成される。コリメータレンズ２１およびダイクロイックミラー２２は、顕微鏡本体１０における鏡筒部１１の上部に設けられた顕微鏡筐体部１２の内部に配設される。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。コリメータレンズ２１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。ダイクロイックミラー２２は、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。対物光学系２５は、第２対物レンズ２３および対物レンズ２４によって、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は、顕微鏡本体１０における鏡筒部１１の内部に配設される。対物レンズ２４は、鏡筒部１１の下部に取り付けられる。
【０００９】
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の内部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、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、走査機構（スキャナ）３１と第２対物レンズ２３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）と共役な結像面１３（１次像面とも称される）に位置する光学系である。
【００１０】
集光光学系４は、対物光学系２５を構成する対物レンズ２４および第２対物レンズ２３と、全反射ミラー４１と、集光レンズ４２とを備えて構成される。全反射ミラー４１および集光レンズ４２は、顕微鏡筐体部１２の内部におけるダイクロイックミラー２２の上方に配設される。全反射ミラー４１は、対物レンズ２４および第２対物レンズ２３を通過した試料ＳＡからの蛍光を反射させる。集光レンズ４２は、全反射ミラー４１で反射した蛍光を集光する。
（【００１１】以降は省略されています）

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