光学第4章光学機器 - 東京大学qopt.iis.u-tokyo.ac.jp/optics/4opticalDevicesK.pdf色消しレンズ •色収差：単レンズの最大の問題 •分散：光の波長によって，屈折率が変化する

光学第4章光学機器

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http://qopt.iis.u-tokyo.ac.jp/optics/

拡大鏡，ルーペ

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明視距離

倍率m = L/f

目をレンズに密着L

m' = (L + f)/f = 1 + L/f倍率

2


レーウェンフックの単式顕微鏡Leeuwenhock (1632 – 1723)

デルフト(オランダ)の呉服商人微生物の観測に使った。微生物学を開拓倍率 266倍 (ユトレヒト大学博物館所蔵の顕微鏡)単式顕微鏡は，長い間使われていた複式顕微鏡の結像性能が改善されたのは，19世紀半ばである

レンズ

ピント調節

試料

3

色消しレンズ

• 色収差：単レンズの最大の問題• 分散：光の波長によって，屈折率が変化する• ある特定の波長で光学系を設計する• 別の波長では屈折率が異なるから，設計通りの性能が出ない

• 色収差• 焦点距離の色収差• 倍率の色収差

R R+G R+G+B4


光学ガラスの分散

nd nFnC

三色における屈折率

分散，Abbe数

! =nd"1

nF" n

C

=n "1

#n

5


色消しレンズ

1

f= n !1( )

1

R1

!1

R2

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f)

1

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f1

+1

f2

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1

f1

+ (1

f2

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f1)1

+1

f2)2

= 0

分散小凸レンズ

分散大凹レンズ

合成焦点距離

色収差

6


光ディスク

レーザー

ディスク

プラスチック非球面単レンズ

検出器

7


光ピックアップ

8


光ディスク

Track pitch Min. pit length

��

9


レンズの分解能

解像限界

波長

開口数 NA = sinθ

s = 0.61!

NA

10


顕微鏡の光学系

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%

対物レンズ接眼レンズ

11


顕微鏡

金属顕微鏡落射照明

生物顕微鏡

12


生物顕微鏡

対物レンズ

接眼レンズ

照明光学系

13


顕微鏡対物レンズ

不遊点結像

14


15


照明光学系

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臨界照明

ケーラー照明

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位相差顕微鏡

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# $%リング光源

位相差板Sの像の位置

ei!" 1+ i! ! = 0.1

|1+ i! |2= 1+ !

21.01

|1+ ! |2" 1+ 2! 1.2

17


走査顕微鏡

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顕微鏡

走査顕微鏡

コンフォーカル走査顕微鏡

18


走査顕微鏡

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顕微鏡左右反転

走査顕微鏡

コンフォーカル走査顕微鏡

19


半導体露光装置

20


ステッパー用縮小レンズ

21


望遠鏡

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!$%

#$

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ケプラー式

ガリレオ式

22


色消しレンズを用いた望遠鏡

23


反射望遠鏡

P

M

ep

ニュートン

PE ep

グレゴリー

P

epHカセグレン

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シュミットカメラ

球面収差シュミット補正版

広い視野を実現

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光学第4章光学機器 - 東京大学qopt.iis.u-tokyo.ac.jp/optics/4opticalDevicesK.pdf色消しレンズ •色収差：単レンズの最大の問題 •分散：光の波長によって，屈折率が変化する