JP2013156579A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】試料の位置を動かしたときに観察範囲が変わる顕微鏡対物レンズを提供する。
【解決手段】顕微鏡対物レンズは非テレセントリック光学系であり、
以下の条件式(1)を満足する。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
さらに、顕微鏡対物レンズを構成するレンズは、少なくとも2種類の硝材からなり、顕微鏡対物レンズを構成するレンズのd線に対する屈折率は1.7以下であることが好ましい。
【選択図】図1
【解決手段】顕微鏡対物レンズは非テレセントリック光学系であり、
以下の条件式(1)を満足する。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
さらに、顕微鏡対物レンズを構成するレンズは、少なくとも2種類の硝材からなり、顕微鏡対物レンズを構成するレンズのd線に対する屈折率は1.7以下であることが好ましい。
【選択図】図1
Description
本発明は顕微鏡対物レンズに関する。
従来、顕微鏡対物レンズでは、テレセントリック光学系が採用されている。テレセントリック光学系は、入射瞳、または射出瞳のどちらかが無限遠に位置している光学系である。
例えば、特許文献1には、倍率が40倍の顕微鏡対物レンズが開示されている。この顕微鏡対物レンズの光学系はテレセントリック光学系であるため、試料面に入射する主光線は光軸と平行になっている。
しかしながら、特許文献1の顕微鏡対物レンズでは、光軸方向の試料位置が変わっても、試料面に入射する主光線の位置は変化しない。そのため、試料の位置を動かしても観察範囲を変えることができない。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、試料の位置を動かしたときに観察範囲が変わる顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の顕微鏡対物レンズは、非テレセントリック光学系であり、
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
本発明によれば、試料の位置を動かしたときに観察範囲が変わる顕微鏡対物レンズを提供することができる。
以下に、本発明にかかる顕微鏡対物レンズの実施形態及び実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。
以下の説明において、物体側とは試料側のことをいう。
以下の説明において、物体側とは試料側のことをいう。
本実施形態の顕微鏡対物レンズは、非テレセントリック光学系であり、
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
顕微鏡対物レンズを非テレセントリック光学系にすることにより、試料の位置を光軸方向に動かすことで観察範囲を変えることができる。
条件式(1)は、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角を規定する条件式である。
主光線傾角をθpとすると、像の明るさはcosωの4乗に比例して暗くなる(cos4則)。このため、条件式(1)の上限を上回ると、主光線の傾角が大きすぎるため視野最周辺の光量落ちが大きくなる。
また、条件式(1)の下限を下回ると、主光線の傾角が小さく、試料の位置を動かしても観察範囲はほとんど変わらない。
主光線傾角をθpとすると、像の明るさはcosωの4乗に比例して暗くなる(cos4則)。このため、条件式(1)の上限を上回ると、主光線の傾角が大きすぎるため視野最周辺の光量落ちが大きくなる。
また、条件式(1)の下限を下回ると、主光線の傾角が小さく、試料の位置を動かしても観察範囲はほとんど変わらない。
条件式(1)に代えて次式(1’)を満足するとよい。
2(°)<θp<5(°) (1’)
2(°)<θp<5(°) (1’)
さらに好ましくは、条件式(1)に代えて次式(1’’)を満足するとよい。
2.5(°)<θp<4.5(°) (1’’)
2.5(°)<θp<4.5(°) (1’’)
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズにおいて、顕微鏡対物レンズを構成するレンズは、少なくとも2種類の硝材からなり、レンズのd線に対する屈折率は1.7以下であることが好ましい。
これにより、色収差の補正が可能となる。
これにより、色収差の補正が可能となる。
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズにおいて、顕微鏡対物レンズは顕微鏡対物レンズユニットに収容され、この顕微鏡対物レンズユニットは、観察装置に着脱可能な着脱部を有することが好ましい。
顕微鏡の観察範囲は、「視野数/(結像レンズの焦点距離/顕微鏡対物レンズの焦点距離)」であり、着脱部を有することにより様々な種類の顕微鏡に対して着脱できる。
顕微鏡の観察範囲は、「視野数/(結像レンズの焦点距離/顕微鏡対物レンズの焦点距離)」であり、着脱部を有することにより様々な種類の顕微鏡に対して着脱できる。
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズにおいて、顕微鏡対物レンズの同焦点距離PDは次式(3)で算出することが好ましい。
PD=45+15m (3)
ここで、mは−1、0、1、2、3、又は4である。
また、同焦点距離PDはカバーガラスが無い場合の同焦点距離であって、カバーガラスがある場合の同焦点距離は、カバーガラスなしの場合の同焦点距離PDにt(n−1/n)が加わったものである。ここで、tはカバーガラスの厚さ、nはカバーガラスの屈折率である。
上式(3)で算出する同焦点距離は、既存の顕微鏡対物レンズと同じ同焦点距離であるため、本顕微鏡対物レンズが選択されたときも、常に試料にピントを合わせることができる。
PD=45+15m (3)
ここで、mは−1、0、1、2、3、又は4である。
また、同焦点距離PDはカバーガラスが無い場合の同焦点距離であって、カバーガラスがある場合の同焦点距離は、カバーガラスなしの場合の同焦点距離PDにt(n−1/n)が加わったものである。ここで、tはカバーガラスの厚さ、nはカバーガラスの屈折率である。
上式(3)で算出する同焦点距離は、既存の顕微鏡対物レンズと同じ同焦点距離であるため、本顕微鏡対物レンズが選択されたときも、常に試料にピントを合わせることができる。
以下に、本発明に係る顕微鏡対物レンズの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
以下、本発明の顕微鏡対物レンズの実施例1〜5について説明する。実施例1〜5のレンズ断面図を、それぞれ図1、図3、図5、図7、図9に示す。これらの断面図中、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7は各レンズ、カバーガラスはCで示してある。また、図11は結像レンズの断面図、図12は、本発明の顕微鏡対物レンズと結像レンズを組み合わせたときのレンズ断面図である。図12において、OBは対物レンズ、TLは結像レンズである。
なお、実施例1〜5の顕微鏡対物レンズは、無限遠補正の顕微鏡対物レンズである。無限遠補正の顕微鏡対物レンズでは、顕微鏡対物レンズから出射する光束が平行になるので、それ自体では結像しない。そのため、この平行光束は、例えば、図11に示すような結像レンズで集光される。そして、平行光束が集光された位置に試料面の像が形成される。
実施例1の顕微鏡対物レンズは、図1に示すように、物体側より順に、両凹負レンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL3と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、両凸正レンズL5とで構成されている。
各実施例において、第1面r1は試料面である。
各実施例において、第1面r1は試料面である。
非球面は、両凹負レンズL1の両面と、正メニスカスレンズL2の両面と、正メニスカスレンズL3の両面と、負メニスカスレンズL4の両面と、両凸正レンズL5の両面との合計10面に用いている。
実施例2の顕微鏡対物レンズは、図3に示すように、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL3と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、両凸正レンズL5とで構成されている。
非球面は、負メニスカスレンズL1の両面と、正メニスカスレンズL2の両面と、正メニスカスレンズL3の両面と、負メニスカスレンズL4の両面と、両凸正レンズL5の両面との合計10面に用いている。
実施例3の顕微鏡対物レンズは、図5に示すように、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL1と、両凹負レンズL2と、両凹負レンズL3と両凸正レンズL4の接合レンズと、両凸正レンズL5と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL7とで構成されている。
非球面は、正メニスカスレンズL1の両面と、両凹負レンズL2の両面と、両凹負レンズL3の物体側の面と、両凸正レンズL4の像側の面と、両凸正レンズL5の両面と、正メニスカスレンズL6の両面と、負メニスカスレンズL7の両面との合計12面に用いている。
実施例4の顕微鏡対物レンズは、図7に示すように、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と、両凸正レンズL4とで構成されている。
非球面は、負メニスカスレンズL1の両面と、正メニスカスレンズL2の両面と、負メニスカスレンズL3の両面との合計6面に用いている。
実施例5の顕微鏡対物レンズは、図9に示すように、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、両凸正レンズL3とで構成されている。
非球面は、負メニスカスレンズL1の両面と、負メニスカスレンズL2の両面と、両凸正レンズL3の両面との合計6面に用いている。
結像レンズは、図11に示すように、両凸レンズL11と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12と、両凸レンズL13と、両凹負レンズL14とで構成されている。両凸レンズL11と負メニスカスレンズL12とが接合されている。また、両凸レンズL13と両凹負レンズL14とが接合されている。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記の外、rは各レンズ面の曲率半径、dは各レンズ面間の間隔、ndは各レンズのd線の屈折率、νdは各レンズのアッベ数である。また、焦点距離は全系の焦点距離、NAは物体側の開口数、WDは作動距離である。
また、非球面形状は、xを光の進行方向を正とした光軸とし、yを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
x=(y2/R)/[1+{1−(k+1)(y/R)2}1/2]
+ay4 +by6+cy8+dy10+ey12+fy14+gy16
ただし、Rは近軸曲率半径、kは円錐係数、a、b、c、d、e、f、gはそれぞれ4次、6次、8次、10次、12次、14次、16次の非球面係数である。また、非球面係数において、「e−n」(nは整数)は、「10−n」を示している。
x=(y2/R)/[1+{1−(k+1)(y/R)2}1/2]
+ay4 +by6+cy8+dy10+ey12+fy14+gy16
ただし、Rは近軸曲率半径、kは円錐係数、a、b、c、d、e、f、gはそれぞれ4次、6次、8次、10次、12次、14次、16次の非球面係数である。また、非球面係数において、「e−n」(nは整数)は、「10−n」を示している。
数値実施例1
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 0.93
3* -39.28 0.41 1.5307 55.7
4* 1.58 0.55
5* 1.08 0.69 1.5307 55.7
6* 1.16 0.31
7* 1.27 0.55 1.5307 55.7
8* 2.82 0.63
9* -2.01 0.33 1.6349 23.9
10* -7.77 0.04
11* 8.27 0.70 1.5307 55.7
12* -1.74
非球面データ
第3面
k=1.5000e+001
a=1.5292e-002,b=-2.6082e-003,c=6.9681e-004,d=-3.0641e-005
第4面
k=-8.1764e-001
a=-7.7369e-002,b=1.0338e-002,c=1.0829e-004,d=-9.8389e-005
第5面
k=-1.2590e+000
a=-1.7655e-002,b=-2.5790e-003
第6面
k=-8.6895e-001
a=-1.0585e-001,b=1.7929e-002,c=1.6927e-003
第7面
k=-1.5753e+000
a=-4.1155e-002,b=1.4678e-002
第8面
k=1.3514e+000
a=1.7655e-002,b=-3.3527e-003
第9面
k=1.5046e+000
a=5.3763e-002,b=-2.9705e-002,c=-6.9808e-004
第10面
k=3.5929e+000
a=3.4244e-002,b=-3.2268e-002,c=-2.1329e-003
第11面
k=-5.0000e+000
a=-1.3838e-002,b=-5.7848e-004,c=4.1265e-004
第12面
k=-1.1539e+000
a=-2.5780e-002,b=-2.2360e-003,c=3.7672e-003
焦点距離 4.5
NA 0.17
WD 0.93
最大像高 0.28
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 0.93
3* -39.28 0.41 1.5307 55.7
4* 1.58 0.55
5* 1.08 0.69 1.5307 55.7
6* 1.16 0.31
7* 1.27 0.55 1.5307 55.7
8* 2.82 0.63
9* -2.01 0.33 1.6349 23.9
10* -7.77 0.04
11* 8.27 0.70 1.5307 55.7
12* -1.74
非球面データ
第3面
k=1.5000e+001
a=1.5292e-002,b=-2.6082e-003,c=6.9681e-004,d=-3.0641e-005
第4面
k=-8.1764e-001
a=-7.7369e-002,b=1.0338e-002,c=1.0829e-004,d=-9.8389e-005
第5面
k=-1.2590e+000
a=-1.7655e-002,b=-2.5790e-003
第6面
k=-8.6895e-001
a=-1.0585e-001,b=1.7929e-002,c=1.6927e-003
第7面
k=-1.5753e+000
a=-4.1155e-002,b=1.4678e-002
第8面
k=1.3514e+000
a=1.7655e-002,b=-3.3527e-003
第9面
k=1.5046e+000
a=5.3763e-002,b=-2.9705e-002,c=-6.9808e-004
第10面
k=3.5929e+000
a=3.4244e-002,b=-3.2268e-002,c=-2.1329e-003
第11面
k=-5.0000e+000
a=-1.3838e-002,b=-5.7848e-004,c=4.1265e-004
第12面
k=-1.1539e+000
a=-2.5780e-002,b=-2.2360e-003,c=3.7672e-003
焦点距離 4.5
NA 0.17
WD 0.93
最大像高 0.28
数値実施例2
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.10
3* 9.58 0.37 1.5337 55.9
4* 1.20 0.63
5* 1.43 0.66 1.5446 56.0
6* 4.75 0.31
7* 6.27 0.61 1.5446 56.0
8* 55.42 0.69
9* -2.22 0.43 1.6142 25.6
10* -10.83 0.06
11* 15.52 0.72 1.5337 55.9
12* -1.93
非球面データ
第3面
k=-2.2071e+002
a= 1.3211e-002,b=-8.2349e-004,c= 2.0830e-004,d=-4.7133e-006,e=-1.0299e-006,
f= 8.7247e-008,g=-9.5085e-010
第4面
k=-1.6336e+000
a=-2.8064e-002,b= 2.8170e-003,c=-2.0563e-004,d=-1.9198e-005,e= 2.9801e-006,
f=-4.5050e-008,g= 1.3259e-008
第5面
k=-5.7921e-001
a=-1.0702e-002,b=-2.5916e-002,c= 4.2975e-003,d=-3.7653e-004,e=-1.4533e-005,
f=-1.4245e-006,g= 7.7289e-007
第6面
k= 2.4836e-001
a= 3.2573e-002,b=-3.3138e-002,c= 2.5668e-002,d=-5.7221e-003,e= 3.0196e-004,
f=-1.5543e-005,g=-1.2315e-005
第7面
k=-3.9383e+000
a=-6.7509e-003,b= 2.0564e-002,c= 3.5887e-003,d=-3.0518e-003,e=-4.9395e-005,
f=-9.4424e-006,g= 1.4299e-006
第8面
k=-3.8964e+002
a= 1.0676e-002,b= 1.1249e-002,c=-9.4845e-003,d= 1.2875e-003,e=-6.1447e-005,
f=-5.6834e-005,g= 1.0704e-004
第9面
k= 1.4272e+000
a= 4.1289e-002,b=-1.6301e-002,c= 1.4390e-002,d=-6.2550e-004,e= 1.3290e-003,
f= 4.5438e-004,g=-1.6981e-003
第10面
k=-1.5658e+002
a=-1.4678e-002,b= 3.2408e-002,c=-2.5992e-002,d= 5.0919e-003,e= 2.6945e-003,
f= 4.2757e-003,g=-2.9207e-003
第11面
k=-3.8871e+002
a=-3.3433e-002,b= 1.6018e-002,c=-1.8520e-002,d=-1.1819e-003,e=-3.7513e-003,
f=-4.9674e-003,g= 3.2479e-003
第12面
k= 2.6646e-001
a=-4.1496e-003,b= 3.6642e-003,c=-9.0048e-003,d=-9.5081e-005,e= 5.1015e-004,
f= 4.2305e-004,g=-1.9400e-003
焦点距離 5.0
NA 0.21
WD 1.10
最大像高 0.30
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.10
3* 9.58 0.37 1.5337 55.9
4* 1.20 0.63
5* 1.43 0.66 1.5446 56.0
6* 4.75 0.31
7* 6.27 0.61 1.5446 56.0
8* 55.42 0.69
9* -2.22 0.43 1.6142 25.6
10* -10.83 0.06
11* 15.52 0.72 1.5337 55.9
12* -1.93
非球面データ
第3面
k=-2.2071e+002
a= 1.3211e-002,b=-8.2349e-004,c= 2.0830e-004,d=-4.7133e-006,e=-1.0299e-006,
f= 8.7247e-008,g=-9.5085e-010
第4面
k=-1.6336e+000
a=-2.8064e-002,b= 2.8170e-003,c=-2.0563e-004,d=-1.9198e-005,e= 2.9801e-006,
f=-4.5050e-008,g= 1.3259e-008
第5面
k=-5.7921e-001
a=-1.0702e-002,b=-2.5916e-002,c= 4.2975e-003,d=-3.7653e-004,e=-1.4533e-005,
f=-1.4245e-006,g= 7.7289e-007
第6面
k= 2.4836e-001
a= 3.2573e-002,b=-3.3138e-002,c= 2.5668e-002,d=-5.7221e-003,e= 3.0196e-004,
f=-1.5543e-005,g=-1.2315e-005
第7面
k=-3.9383e+000
a=-6.7509e-003,b= 2.0564e-002,c= 3.5887e-003,d=-3.0518e-003,e=-4.9395e-005,
f=-9.4424e-006,g= 1.4299e-006
第8面
k=-3.8964e+002
a= 1.0676e-002,b= 1.1249e-002,c=-9.4845e-003,d= 1.2875e-003,e=-6.1447e-005,
f=-5.6834e-005,g= 1.0704e-004
第9面
k= 1.4272e+000
a= 4.1289e-002,b=-1.6301e-002,c= 1.4390e-002,d=-6.2550e-004,e= 1.3290e-003,
f= 4.5438e-004,g=-1.6981e-003
第10面
k=-1.5658e+002
a=-1.4678e-002,b= 3.2408e-002,c=-2.5992e-002,d= 5.0919e-003,e= 2.6945e-003,
f= 4.2757e-003,g=-2.9207e-003
第11面
k=-3.8871e+002
a=-3.3433e-002,b= 1.6018e-002,c=-1.8520e-002,d=-1.1819e-003,e=-3.7513e-003,
f=-4.9674e-003,g= 3.2479e-003
第12面
k= 2.6646e-001
a=-4.1496e-003,b= 3.6642e-003,c=-9.0048e-003,d=-9.5081e-005,e= 5.1015e-004,
f= 4.2305e-004,g=-1.9400e-003
焦点距離 5.0
NA 0.21
WD 1.10
最大像高 0.30
数値実施例3
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 0.70
3* 4.72 0.82 1.8211 24.1
4* 13.45 1.50
5* -50.02 0.42 1.7738 47.2
6* 4.61 0.96
7* -4.75 0.49 1.8211 24.1
8 6.10 0.64 1.8514 40.1
9* -5.58 0.19
10* 41.52 0.86 1.5920 67.0
11* -2.03 3.67
12* -5.26 0.67 2.1022 16.8
13* -3.32 0.53
14* -2.44 0.51 1.9027 31.0
15* -27.74
非球面データ
第3面
k=-2.7220e+000
a=-1.4425e-002,b=3.8809e-003,c=-2.9335e-004
第4面
k=-1.3940e+000
a=-6.1447e-003,b=1.6318e-003,c=-1.5337e-004
第5面
k=-4.0363e+004
a=-2.8314e-002,b=1.7695e-002,c=-1.5017e-003
第6面
k=-3.1120e+000
a=-4.0760e-003,b=8.6040e-003,c=6.9363e-003
第7面
k=-3.2788e+001
a=-8.5977e-002,b=6.6520e-003,c=-1.5895e-002
第9面
k=4.8450e+000
a=1.1716e-003,b=-1.2806e-002,c=4.5774e-003
第10面
k=-7.9163e+002
a=1.3920e-002,b=-1.2687e-002,c=3.0654e-003
第11面
k=-9.8900e-001
a=-3.0943e-003,b=-1.0238e-003,c=-5.9130e-004
第12面
k=-2.1342e+001
a=5.9690e-003,b=-9.0805e-004,c=-9.3268e-005
第13面
k=-6.6050e+000
a=4.5399e-003,b=-2.7820e-003,c=1.4599e-004
第14面
k=8.6000e-002
a=8.1220e-003,b=-4.8231e-003,c=1.1973e-003
第15面
k=-2.2449e+002
a=-7.5280e-003,b=1.7458e-003,c=-9.3967e-005
焦点距離 3.5
NA 0.16
WD 0.7
最大像高 0.21
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 0.70
3* 4.72 0.82 1.8211 24.1
4* 13.45 1.50
5* -50.02 0.42 1.7738 47.2
6* 4.61 0.96
7* -4.75 0.49 1.8211 24.1
8 6.10 0.64 1.8514 40.1
9* -5.58 0.19
10* 41.52 0.86 1.5920 67.0
11* -2.03 3.67
12* -5.26 0.67 2.1022 16.8
13* -3.32 0.53
14* -2.44 0.51 1.9027 31.0
15* -27.74
非球面データ
第3面
k=-2.7220e+000
a=-1.4425e-002,b=3.8809e-003,c=-2.9335e-004
第4面
k=-1.3940e+000
a=-6.1447e-003,b=1.6318e-003,c=-1.5337e-004
第5面
k=-4.0363e+004
a=-2.8314e-002,b=1.7695e-002,c=-1.5017e-003
第6面
k=-3.1120e+000
a=-4.0760e-003,b=8.6040e-003,c=6.9363e-003
第7面
k=-3.2788e+001
a=-8.5977e-002,b=6.6520e-003,c=-1.5895e-002
第9面
k=4.8450e+000
a=1.1716e-003,b=-1.2806e-002,c=4.5774e-003
第10面
k=-7.9163e+002
a=1.3920e-002,b=-1.2687e-002,c=3.0654e-003
第11面
k=-9.8900e-001
a=-3.0943e-003,b=-1.0238e-003,c=-5.9130e-004
第12面
k=-2.1342e+001
a=5.9690e-003,b=-9.0805e-004,c=-9.3268e-005
第13面
k=-6.6050e+000
a=4.5399e-003,b=-2.7820e-003,c=1.4599e-004
第14面
k=8.6000e-002
a=8.1220e-003,b=-4.8231e-003,c=1.1973e-003
第15面
k=-2.2449e+002
a=-7.5280e-003,b=1.7458e-003,c=-9.3967e-005
焦点距離 3.5
NA 0.16
WD 0.7
最大像高 0.21
数値実施例4
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.41
3* -1.09 0.59 1.5247 56.4
4* -15.96 0.10
5* 1.04 0.91 1.5247 56.4
6* 3.91 0.78
7* -3.17 0.37 1.6070 27.6
8* -26.96 0.20
9 20.00 0.69 1.4845 70.2
10 -1.70
非球面データ
第3面
k=-6.9786e+000
a=6.3761e-002,b=-1.8935e-002,c=5.0398e-003,d=-7.1260e-004,e=4.5015e-005
第4面
k=3.1388e+001
a=7.7831e-002,b=-1.9566e-002,c=8.0390e-004,d=3.7556e-004,e=-4.4489e-005
第5面
k=-4.3135e+000
a=5.7351e-002,b=-3.6453e-002,c=1.7406e-002,d=-7.9964e-003,e=1.1960e-003
第6面
k=-1.8788e+001
a=1.9904e-002,b=1.9157e-002,c=-1.0712e-002,d=6.1387e-003
第7面
k=-3.1804e+000
a=-1.0317e-002,b=8.5494e-003,c=-1.5358e-002,d=-1.1944e-003,e=-4.1261e-003
第8面
k=0.0000e+000
a=2.6155e-002,b=2.1272e-002,c=-3.8343e-002
焦点距離 4.5
NA 0.17
WD 1.41
最大像高 0.28
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.41
3* -1.09 0.59 1.5247 56.4
4* -15.96 0.10
5* 1.04 0.91 1.5247 56.4
6* 3.91 0.78
7* -3.17 0.37 1.6070 27.6
8* -26.96 0.20
9 20.00 0.69 1.4845 70.2
10 -1.70
非球面データ
第3面
k=-6.9786e+000
a=6.3761e-002,b=-1.8935e-002,c=5.0398e-003,d=-7.1260e-004,e=4.5015e-005
第4面
k=3.1388e+001
a=7.7831e-002,b=-1.9566e-002,c=8.0390e-004,d=3.7556e-004,e=-4.4489e-005
第5面
k=-4.3135e+000
a=5.7351e-002,b=-3.6453e-002,c=1.7406e-002,d=-7.9964e-003,e=1.1960e-003
第6面
k=-1.8788e+001
a=1.9904e-002,b=1.9157e-002,c=-1.0712e-002,d=6.1387e-003
第7面
k=-3.1804e+000
a=-1.0317e-002,b=8.5494e-003,c=-1.5358e-002,d=-1.1944e-003,e=-4.1261e-003
第8面
k=0.0000e+000
a=2.6155e-002,b=2.1272e-002,c=-3.8343e-002
焦点距離 4.5
NA 0.17
WD 1.41
最大像高 0.28
数値実施例5
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.39
3* -1.95 0.78 1.5300 56.2
4* -2.35 0.56
5* 1.31 0.44 1.5750 39.0
6* 0.81 0.42
7* 6.59 0.81 1.5300 56.2
8* -1.61
非球面データ
第3面
k=-1.0449e+001
a=5.5882e-002,b=-1.3350e-002,c=2.6973e-003,d=-1.0012e-004
第4面
k=-1.6403e+001
a=6.9137e-002,b=-3.4070e-002,c=1.1627e-002,d=-1.5912e-003
第5面
k=-9.3960e-001
a=-3.6455e-002,b=-3.0444e-001,c=3.8188e-003,d=6.7536e-002
第6面
k=-9.7480e-001
a=9.8250e-002,b=-3.8374e-001,c=3.9960e-001,d=-1.0609e-001
第7面
k=-1.0445e+000
a=1.8012e-001,b=1.3582e-001,c=8.8920e-002,d=-1.5580e-002
第8面
k=2.8889e-001
a=5.2987e-002,b=-3.7558e-002,c=2.3123e-001,d=5.2485e-003
焦点距離 4
NA 0.14
WD 1.39
最大像高 0.24
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1(物面) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.39
3* -1.95 0.78 1.5300 56.2
4* -2.35 0.56
5* 1.31 0.44 1.5750 39.0
6* 0.81 0.42
7* 6.59 0.81 1.5300 56.2
8* -1.61
非球面データ
第3面
k=-1.0449e+001
a=5.5882e-002,b=-1.3350e-002,c=2.6973e-003,d=-1.0012e-004
第4面
k=-1.6403e+001
a=6.9137e-002,b=-3.4070e-002,c=1.1627e-002,d=-1.5912e-003
第5面
k=-9.3960e-001
a=-3.6455e-002,b=-3.0444e-001,c=3.8188e-003,d=6.7536e-002
第6面
k=-9.7480e-001
a=9.8250e-002,b=-3.8374e-001,c=3.9960e-001,d=-1.0609e-001
第7面
k=-1.0445e+000
a=1.8012e-001,b=1.3582e-001,c=8.8920e-002,d=-1.5580e-002
第8面
k=2.8889e-001
a=5.2987e-002,b=-3.7558e-002,c=2.3123e-001,d=5.2485e-003
焦点距離 4
NA 0.14
WD 1.39
最大像高 0.24
結像レンズ
単位mm
面番号 r d nd νd
1 68.75 7.73 1.4875 70.2
2 -37.57 3.47 1.8061 40.9
3 -102.85 0.70
4 84.31 6.02 1.8340 37.2
5 -50.71 3.03 1.6445 40.8
6 40.66
焦点距離 180
単位mm
面番号 r d nd νd
1 68.75 7.73 1.4875 70.2
2 -37.57 3.47 1.8061 40.9
3 -102.85 0.70
4 84.31 6.02 1.8340 37.2
5 -50.71 3.03 1.6445 40.8
6 40.66
焦点距離 180
以上の実施例1〜5の収差図をそれぞれ図2、図4、図6、図8、図10に示す。各図中、”NA”は物体側の開口数を、”FIY”は最大物体高を示す。なお、実施例1〜5の各収差図における収差は、結像レンズ側から光線を入射させた時の物体面(試料面)での収差を示している。
これらの収差図において、(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ、球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、軸外横収差(DY)を示す。
次に、各実施例における条件式(1)の値を掲げる。
条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1) 3.14 3.18 1.71 3.15 3.33
条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1) 3.14 3.18 1.71 3.15 3.33
図13(a)は顕微鏡対物レンズOBがテレセントリック光学系である場合、図13(b)は顕微鏡対物レンズOBが非テレセントリック光学系である場合を示している。
顕微鏡対物レンズOBがテレセントリック光学系である場合(図13(a))、試料Sから対物レンズOBへ入射する主光線Lは、光軸AXと平行になっている。ここで、光軸AXに沿って、試料Sを試料S’の位置に移動させたとする。この場合、試料Sにおける点Pの光軸AXからの距離と、試料S’における点P’の光軸AXからの距離は、同じである。したがって、顕微鏡対物レンズOBがテレセントリック光学系である場合は、試料Sが光軸AX方向に移動しても、観察範囲は変化しない。
これに対して、顕微鏡対物レンズOBが非テレセントリック光学系である場合(図13(b))、試料Sから顕微鏡対物レンズOBへ入射する主光線Lは、光軸AXと非平行になっている(θp≠0)。そのため、光軸AXに沿って、試料Sを試料S’の位置に移動させると、試料Sにおける点Pの光軸AXからの距離に比べて、試料S’における点P’の光軸AXからの距離の方が長くなる。したがって、顕微鏡対物レンズOBが非テレセントリック光学系である場合、試料Sが光軸AX方向に移動すると、観察範囲が変化する。
このように、顕微鏡対物レンズとして、非テレセントリック光学系を用い、試料を光軸方向に移動させることで、観察範囲を変化させることができる。
そして、上述のように、顕微鏡対物レンズは以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
なお、試料Sが試料S’の位置に移動すると、像がぼけてしまう。この場合、試料側焦点深度が大きい顕微鏡対物レンズを使用すると共に、移動量を少なくすれば、像のぼけはほとんど問題にならない。
顕微鏡対物レンズOBがテレセントリック光学系である場合(図13(a))、試料Sから対物レンズOBへ入射する主光線Lは、光軸AXと平行になっている。ここで、光軸AXに沿って、試料Sを試料S’の位置に移動させたとする。この場合、試料Sにおける点Pの光軸AXからの距離と、試料S’における点P’の光軸AXからの距離は、同じである。したがって、顕微鏡対物レンズOBがテレセントリック光学系である場合は、試料Sが光軸AX方向に移動しても、観察範囲は変化しない。
これに対して、顕微鏡対物レンズOBが非テレセントリック光学系である場合(図13(b))、試料Sから顕微鏡対物レンズOBへ入射する主光線Lは、光軸AXと非平行になっている(θp≠0)。そのため、光軸AXに沿って、試料Sを試料S’の位置に移動させると、試料Sにおける点Pの光軸AXからの距離に比べて、試料S’における点P’の光軸AXからの距離の方が長くなる。したがって、顕微鏡対物レンズOBが非テレセントリック光学系である場合、試料Sが光軸AX方向に移動すると、観察範囲が変化する。
このように、顕微鏡対物レンズとして、非テレセントリック光学系を用い、試料を光軸方向に移動させることで、観察範囲を変化させることができる。
そして、上述のように、顕微鏡対物レンズは以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
なお、試料Sが試料S’の位置に移動すると、像がぼけてしまう。この場合、試料側焦点深度が大きい顕微鏡対物レンズを使用すると共に、移動量を少なくすれば、像のぼけはほとんど問題にならない。
図14は顕微鏡対物レンズユニット100の断面図を示している。顕微鏡対物レンズユニット100は、レンズ鏡筒LB、レンズ鏡筒LBの一方の端部に収容された顕微鏡対物レンズOB、及び、レンズ鏡筒LBの他方の端部に形成され、観察装置に着脱可能な着脱部Mを備える。
図14において、PDは同焦点距離(parfocalizing distance)である。顕微鏡対物レンズの同焦点距離PDは、例えば、日本工業規格(JIS)で規定されている。具体的には、カバーガラスなしの場合、同焦点距離は、PD=45+15m(m=−1,0,1,2,3,4)と規定されている。カバーガラスありの場合は、カバーガラスなしの場合の同焦点距離にt(n−1/n)が加わったものになる。例えば、同焦点距離が45mmの場合、PD=[45+t(n−1/n)]と規定されている。ここで、tはカバーガラスの厚さ、nはカバーガラスの屈折率である。
ここで、実施例1の顕微鏡対物レンズでは、第1レンズから第5レンズまでの長さは4.21mmであるから、例えば、同焦点距離が45mmの場合、実施例1の顕微鏡対物レンズの同焦点距離に占める割合は約1/10となる。このように、実施例の顕微鏡対物レンズは、従来の顕微鏡対物レンズにはないほど短い、光学系の長さを有している。なお、図14において、対物レンズのスケールと、この対物レンズを保持する保持部材のスケールは同じではない。
図14において、PDは同焦点距離(parfocalizing distance)である。顕微鏡対物レンズの同焦点距離PDは、例えば、日本工業規格(JIS)で規定されている。具体的には、カバーガラスなしの場合、同焦点距離は、PD=45+15m(m=−1,0,1,2,3,4)と規定されている。カバーガラスありの場合は、カバーガラスなしの場合の同焦点距離にt(n−1/n)が加わったものになる。例えば、同焦点距離が45mmの場合、PD=[45+t(n−1/n)]と規定されている。ここで、tはカバーガラスの厚さ、nはカバーガラスの屈折率である。
ここで、実施例1の顕微鏡対物レンズでは、第1レンズから第5レンズまでの長さは4.21mmであるから、例えば、同焦点距離が45mmの場合、実施例1の顕微鏡対物レンズの同焦点距離に占める割合は約1/10となる。このように、実施例の顕微鏡対物レンズは、従来の顕微鏡対物レンズにはないほど短い、光学系の長さを有している。なお、図14において、対物レンズのスケールと、この対物レンズを保持する保持部材のスケールは同じではない。
以上のように、本発明に係る顕微鏡対物レンズは、試料の位置を動かしたときに観察範囲を変えられる点において有用である。
L1〜L7…各レンズ
L11〜L14…結像レンズ
M…着脱部
C…カバーガラス
OB…顕微鏡対物レンズ
TL…結像レンズ
LB…レンズ鏡筒
AX…光軸
L…主光線
θp…光軸に対する主光線の傾角
S、S’…試料
PD…同焦点距離
M…着脱部
100…顕微鏡対物レンズユニット
L11〜L14…結像レンズ
M…着脱部
C…カバーガラス
OB…顕微鏡対物レンズ
TL…結像レンズ
LB…レンズ鏡筒
AX…光軸
L…主光線
θp…光軸に対する主光線の傾角
S、S’…試料
PD…同焦点距離
M…着脱部
100…顕微鏡対物レンズユニット
Claims (4)
- 顕微鏡対物レンズであって、
前記顕微鏡対物レンズは非テレセントリック光学系であり、
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
1.5(°)<θp<7(°) (1)
ここで、
θpは、物体高0.2mmのときの、光軸に対する主光線の傾角である。 - 前記顕微鏡対物レンズを構成するレンズは、少なくとも2種類の硝材からなり、前記レンズのd線に対する屈折率は1.7以下であることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡対物レンズ。
- 前記顕微鏡対物レンズは顕微鏡対物レンズユニットに収容され、前記顕微鏡対物レンズユニットは、観察装置に着脱可能な着脱部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡対物レンズ。
- 前記顕微鏡対物レンズの同焦点距離PDは次式(3)で算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の顕微鏡対物レンズ。
PD=45+15m (3)
ここで、mは−1、0、1、2、3、又は4である。
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- 2012-01-31 JP JP2012018987A patent/JP2013156579A/ja active Pending
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