JP3181943B2 - Objective lens - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は顕微鏡等に用いられる
対物レンズに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an objective lens used for a microscope or the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】顕微鏡等の光学装置において、観察視野
を明るくするためには、対物レンズの物体側開口数を大
きくする必要がある。従来、この目的のために、油浸レ
ンズを用いることが知られているが対物レンズの高コス
ト化を招くという問題がある。2. Description of the Related Art In an optical device such as a microscope, it is necessary to increase the object-side numerical aperture of an objective lens in order to brighten an observation field. Conventionally, it has been known to use an oil immersion lens for this purpose, but there is a problem that the cost of the objective lens is increased.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたもので、油浸レンズを用いること無
く、物体側開口数が大きく、しかも低コストに実現でき
る、新規な対物レンズの提供を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been developed to provide a novel objective lens which can be realized at a large object-side numerical aperture and at low cost without using an oil immersion lens. For the purpose of providing.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】この発明の対物レンズ
は、顕微鏡等に用いられる対物レンズであって、第１，
第２，第３の光学系を有する。これら第１乃至第３の光
学系は、物体面からレチクル面に向かって上記順序に配
備される。SUMMARY OF THE INVENTION An objective lens according to the present invention is an objective lens used for a microscope or the like.
It has second and third optical systems. These first to third optical systems are arranged in the above order from the object surface to the reticle surface.

【０００５】「第１の光学系」は、物体面と光軸（対物
レンズの光軸）との交点を中心とする半径：ｆの球面上
に、焦点距離：ｆを持つＮ（＞１）個の正レンズを、上
記光軸に対して回転対称的に、且つ物体側焦点位置を上
記交点に合致させて配備し、一体化して構成される。
「第２の光学系」は、第１の光学系の像側において、各
正レンズによる光束の方向を上記光軸に近づけるように
偏向させる。「第３の光学系」は、第２の光学系を射出
した光束を、レチクル面上に結像させる。[0005] The "first optical system" has a focal length: f (N> 1) on a spherical surface having a radius: f centered on the intersection of the object plane and the optical axis (the optical axis of the objective lens). The positive lenses are arranged in a rotationally symmetric manner with respect to the optical axis, and the object-side focal positions are arranged so as to coincide with the intersections.
The “second optical system” deflects the direction of the light beam from each positive lens closer to the optical axis on the image side of the first optical system. The “third optical system” forms a light beam emitted from the second optical system on a reticle surface.

【０００６】第２の光学系としてはピラミダルレンズ
（請求項２）もしくはピラミダルミラー（請求項３）を
用いることができる。「ピラミダルレンズ」とは、入射
側および／または射出側の面が、２以上の平面で形成さ
れたレンズである。入射側および／または射出側の面が
２つの平面で形成される場合は、これら２つの平面は屋
根型に組み合わせられる。また入射側および／または射
出側の面を３以上の平面で形成する場合は、これら平面
は角錐もしくは截頭角錐をなすように組み合わせられ
る。「ピラミダルミラー」は、２以上の反射面を屋根型
もしくは角錐面をなすように組み合わせたミラーであ
る。A pyramidal lens (claim 2) or a pyramidal mirror (claim 3) can be used as the second optical system. The “pyramidal lens” is a lens in which the surface on the incident side and / or the exit side is formed by two or more planes. If the entrance and / or exit side surfaces are formed by two planes, these two planes are combined in a roof form. When the entrance and / or exit surfaces are formed by three or more planes, these planes are combined to form a pyramid or a truncated pyramid. A “pyramidal mirror” is a mirror in which two or more reflecting surfaces are combined to form a roof shape or a pyramidal surface.

【０００７】第３の光学系は「第１の光学系のＮ個の正
レンズに対して共通に用いられる単一のレンズ」とし、
第１の光学系のＮ個の正レンズを透過し、第２の光学系
により偏向された各光束を、上記単一のレンズでレチク
ル面上に結像させても良いし（請求項４）、あるいは、
「焦点距離：Ｆを持つＮ個の正レンズを、レチクル面と
光軸の交点を中心とする半径：Ｆの球面上に、光軸に対
して回転対称に、且つ、第１の光学系のレンズ配置に対
応させて配備し、一体化した」構成としても良い（請求
項５）。[0007] The third optical system is composed of " N positive optical systems of the first optical system.
A single lens commonly used for lenses "
The light passes through the N positive lenses of the first optical system,
Each light beam deflected by is reticked by the single lens
May be formed on the image plane (claim 4), or
"N positive lenses having a focal length: F are placed on a spherical surface having a radius: F, centered at the intersection of the reticle surface and the optical axis, rotationally symmetric with respect to the optical axis, and of the first optical system. It is also possible to adopt a configuration in which “the lens is arranged corresponding to the lens arrangement and integrated” (claim 5).

【０００８】また、第１の光学系を構成するＮ個のレン
ズの個々は、非球面の単レンズとすることができ、第３
の光学系をなす上記単一のレンズあるいはＮ個のレンズ
の個々も、非球面の単レンズとすることができる。物体
面を照射する照明光がレーザー光である場合には、その
コヒーレント性を劣化させないために、第２の光学系と
ともに周知の位相板を用いることができる。Further, each of the N lenses constituting the first optical system can be an aspherical single lens,
The single lens or each of the N lenses that constitute the optical system described above may also be an aspheric single lens. When the illumination light for irradiating the object surface is laser light, a well-known phase plate can be used together with the second optical system in order not to deteriorate the coherence.

【０００９】[0009]

【作用】このように、この発明の対物レンズでは、最物
体側に配備される第１の光学系を複数の正レンズで構
成、これら複数の正レンズを通る光束により合成的に結
像を行うので、対物レンズの物体側の開口数を大きくす
ることができる。As described above, in the objective lens according to the present invention, the first optical system provided on the most object side is constituted by a plurality of positive lenses, and a light beam passing through the plurality of positive lenses forms an image synthetically. Therefore, the numerical aperture on the object side of the objective lens can be increased.

【００１０】[0010]

【実施例】図１に示す実施例において、符号Ｏは物体
面、符号１１は第１の光学系、符号２１は、第２の光学
系、符号３１は第３の光学系、符号Ｉｍはレチクル面を
それぞれ示している。レチクル面Ｉｍは対物レンズによ
る物体面Ｏの像面である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the embodiment shown in FIG. 1, reference numeral O denotes an object plane, reference numeral 11 denotes a first optical system, reference numeral 21 denotes a second optical system, reference numeral 31 denotes a third optical system, and reference numeral Im denotes a reticle. Planes are shown. The reticle surface Im is an image plane of the object plane O by the objective lens.

【００１１】第１の光学系１１は複数のレンズ１２を保
持体１１Ａにより一体化してなる。個々のレンズ１２は
非球面単レンズの正レンズであり、何れも同じ焦点距
離：ｆを持ち、物体面Ｏと光軸との交点Ｐを中心とする
半径：ｆの球面上に、物体側焦点を交点Ｐに合致させて
配備されている。従って交点Ｐからの光は、各レンズ１
２を透過すると上記球面の半径方向に進行する平行光束
となる。The first optical system 11 comprises a plurality of lenses 12 integrated by a holding body 11A. Each of the lenses 12 is an aspheric single lens positive lens, has the same focal length: f, and has an object-side focal point on a spherical surface having a radius: f centered on an intersection P between the object plane O and the optical axis. To the intersection P. Therefore, light from the intersection point P
When the light beam passes through 2, the light beam becomes a parallel light beam traveling in the radial direction of the spherical surface.

【００１２】第２の光学系２１はピラミダルレンズであ
る。即ち第２の光学系２１は、入射側の面が平面、射出
側の面が角錐面となっており、角錐面の数はレンズ１２
の数に等しく、各角錐面は各レンズ１２と対応してい
る。この実施例において第２の光学系は、第１の光学系
１１の個々のレンズ１２による光束の光軸光線の方向を
対物レンズ光軸に近づけ、対物レンズ光軸に平行になる
ように偏向させる。The second optical system 21 is a pyramidal lens. That is, the second optical system 21 has a flat surface on the incident side and a pyramid surface on the exit side, and the number of pyramid surfaces is
And each pyramid surface corresponds to each lens 12. In this embodiment, the second optical system makes the direction of the optical axis ray of the light beam by each lens 12 of the first optical system 11 closer to the optical axis of the objective lens, and deflects it so as to be parallel to the optical axis of the objective lens. .

【００１３】第３の光学系３１は非球面の単レンズであ
り、第２の光学系２１により偏向された光束は第３の光
学系３１によりレチクル面Ｉｍ上に結像される。物点Ｐ
からの光は対物レンズ光軸とレチクル面Ｉｍの交点であ
る像点Ｑに結像される。The third optical system 31 is an aspherical single lens, and the light beam deflected by the second optical system 21 is imaged on the reticle surface Im by the third optical system 31. Object point P
Is focused on an image point Q which is an intersection of the optical axis of the objective lens and the reticle surface Im.

【００１４】図２に示す別実施例では、第１の光学系１
１０は複数のレンズ１２Ａを保持体１１Ｂにより一体化
してなる。個々のレンズ１２Ａは非球面単レンズの正レ
ンズであり、何れも同じ焦点距離：ｆを持ち、物体面Ｏ
と光軸との交点Ｐを中心とする半径：ｆの球面上に、物
体側焦点を交点Ｐに合致させて配備されている。従って
交点Ｐからの光は各レンズ１２Ａを透過すると上記球面
の半径方向に進行する平行光束となる。In another embodiment shown in FIG. 2, a first optical system 1
Reference numeral 10 is obtained by integrating a plurality of lenses 12A with a holding body 11B. Each lens 12A is an aspheric single lens positive lens, and all have the same focal length: f, and have an object plane O
The object-side focal point is arranged on a spherical surface having a radius: f centered on an intersection P between the optical axis and the optical axis. Therefore, when the light from the intersection point P passes through each lens 12A, it becomes a parallel light beam traveling in the radial direction of the spherical surface.

【００１５】第２の光学系２２はピラミダルミラーであ
り、第１の光学系１１０を構成するレンズ１２Ａの個数
と同数の反射面を角錐面をなすように組み合わせて構成
され、各反射面は各レンズ１２Ａと対応している。この
実施例において、第２の光学系２２は第１の光学系１１
０の個々のレンズ１２Ａによる光束の光軸光線の方向を
対物レンズ光軸に近づけ、対物レンズ光軸とレチクル面
Ｉｍとの交点Ｑに向かうように偏向させる。The second optical system 22 is a pyramidal mirror, and is formed by combining the same number of reflecting surfaces as the number of lenses 12A constituting the first optical system 110 so as to form a pyramidal surface. It corresponds to the lens 12A. In this embodiment, the second optical system 22 is the first optical system 11
The direction of the optical axis ray of the light beam by each of the 0 individual lenses 12A is made closer to the objective lens optical axis, and is deflected toward the intersection Q between the objective lens optical axis and the reticle surface Im.

【００１６】第３の光学系３２は、第１の光学系１１０
を構成するレンズ１２Ａの個数と同数のレンズ３３Ａを
保持体３２Ｂで一体化してなる。個々のレンズ３３Ａ
は、非球面単レンズの正レンズであり、焦点距離：Ｆを
有し、像点Ｑを中心とする半径：Ｆの球面上に、像側焦
点位置を像点Ｑに合致させて、且つ第１の光学系１１０
のレンズ１２Ａの個々に対応して配備される。The third optical system 32 includes a first optical system 110
And the same number of lenses 33A as the number of lenses 12A that constitute the lens are integrated by a holder 32B. Individual lens 33A
Is a positive lens of an aspherical single lens, has a focal length: F, and has a focal point on the image point Q and a radius: F on a spherical surface. 1 optical system 110
Are provided corresponding to the individual lenses 12A.

【００１７】第２の光学系２２により偏向された光束
は、第３の光学系３２によりレチクル面Ｉｍ上に結像さ
れる。特に物点Ｐからの光は、対物レンズ光軸とレチク
ル面Ｉｍの交点である像点Ｑに結像される。The light beam deflected by the second optical system 22 is imaged on the reticle surface Im by the third optical system 32. In particular, light from the object point P forms an image at an image point Q which is an intersection of the optical axis of the objective lens and the reticle surface Im.

【００１８】第１の光学系におけるレンズの個数・配置
は種々の数・配置が可能である。図３（ａ）の例は、図
１に示した実施例における第１の光学系１１におけるレ
ンズ１２の配列例であり、同一形状の４つのレンズ１２
を対物レンズ光軸の回りに軸対象に配列した例である。Various numbers and arrangements of the lenses in the first optical system are possible. FIG. 3A shows an example of the arrangement of the lenses 12 in the first optical system 11 in the embodiment shown in FIG.
Are arranged symmetrically around the optical axis of the objective lens.

【００１９】個々のレンズ１２の開口数は０．５である
が、レンズ１２を４つ図のように配列したときの見かけ
の開口数Ｎ．Ａ：４は、図３（ｂ）（図３（ａ）の対物
レンズ光軸を含む面による断面図）から容易に離解され
るように０．９５となり、見かけの開口数は大きくな
る。Although the numerical aperture of each lens 12 is 0.5, when the four lenses 12 are arranged as shown in FIG. A: 4 is 0.95 so that it is easily disaggregated from FIG. 3B (a cross-sectional view taken along the plane including the objective lens optical axis in FIG. 3A), and the apparent numerical aperture is large.

【００２０】図４（ａ）の例は、図２に示した実施例に
おける第１の光学系１１０におけるレンズ１２Ａの配列
例であり、同一形状の７つのレンズ１２Ａを対物レンズ
光軸の回りに軸対象に配列した例である。FIG. 4A shows an example of the arrangement of the lenses 12A in the first optical system 110 in the embodiment shown in FIG. 2, in which seven lenses 12A having the same shape are arranged around the optical axis of the objective lens. This is an example in which they are arranged on the axis.

【００２１】個々のレンズ１２Ａの開口数は０．５であ
るが、レンズ１２Ａを７つ図のように配列したときの見
かけの開口数Ｎ．Ａ：７は、図４（ｂ）（図４（ａ）の
対物レンズ光軸を含む面による断面図）に示すように
１．０で、見かけの開口数は大きくなる。The numerical aperture of each lens 12A is 0.5, but when the seven lenses 12A are arranged as shown in FIG. A: 7 is 1.0 as shown in FIG. 4B (a sectional view taken along the plane including the optical axis of the objective lens in FIG. 4A), and the apparent numerical aperture is large.

【００２２】[0022]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
対物レンズを提供できる。この対物レンズは上記の如き
構成となっているので、油浸レンズを用いなくても、見
かけの開口数が大きく、従って顕微鏡等の視野像を明る
くできる。また、構成要素も少ないので低コストで実現
できる。As described above, according to the present invention, a novel objective lens can be provided. Since the objective lens has the above-described configuration, the apparent numerical aperture is large without using an oil immersion lens, so that a visual field image of a microscope or the like can be brightened. Further, since the number of components is small, it can be realized at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明の１実施例を説明するための図であ
る。FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of the present invention.

【図２】この発明の別実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【図３】図１の実施例における、第１の光学系のレンズ
配置と開口数を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a lens arrangement and a numerical aperture of a first optical system in the embodiment of FIG. 1;

【図４】図２の実施例における、第１の光学系のレンズ
配置と開口数を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a lens arrangement and a numerical aperture of a first optical system in the embodiment of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ 第１の光学系 ２１ 第２の光学系 ３１ 第３の光学系 11 First Optical System 21 Second Optical System 31 Third Optical System

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】物体面と光軸との交点を中心とする半径：
ｆの球面上に、焦点距離：ｆを持つＮ（＞１）個の正レ
ンズを、上記光軸に対して回転対称的に、且つ物体側焦
点位置を上記交点に合致させて配備し、一体化してなる
第１の光学系と、 この第１の光学系の像側において、各正レンズによる光
束の方向を上記光軸に近づけるように偏向させる、第２
の光学系と、 この第２の光学系を射出した光束をレチクル面上に結像
させる第３の光学系とを有することを特徴とする対物レ
ンズ。1. A radius centered on an intersection between an object plane and an optical axis:
On the spherical surface of f, N (> 1) positive lenses having a focal length: f are arranged rotationally symmetrically with respect to the optical axis and the object-side focal position coincides with the intersection, and are integrated. A first optical system which is formed into a first optical system, and a direction of a light beam by each positive lens is deflected on the image side of the first optical system so as to approach the optical axis.
An objective lens comprising: an optical system according to (1), and a third optical system that forms a light beam emitted from the second optical system on a reticle surface. 【請求項２】請求項１において、 第２の光学系が、ピラミダルレンズであることを特徴と
する対物レンズ。2. The objective lens according to claim 1, wherein the second optical system is a pyramidal lens. 【請求項３】請求項１において、 第２の光学系が、ピラミダルミラーであることを特徴と
する対物レンズ。3. The objective lens according to claim 1, wherein the second optical system is a pyramidal mirror. 【請求項４】請求項１又は２又は３において、 第３の光学系が、第１の光学系のＮ個の正レンズを透過
し、第２の光学系により偏向された各光束を、レチクル
面上に結像させる単一のレンズであることを特徴とする
対物レンズ。4. The optical system according to claim 1, wherein the third optical system transmits through the N positive lenses of the first optical system.
Then, each light beam deflected by the second optical system is transmitted to a reticle.
An objective lens, which is a single lens that forms an image on a surface. 【請求項５】請求項１または２または３において、 第３の光学系が、焦点距離：Ｆを持つＮ個の正レンズ
を、レチクル面と光軸の交点を中心とする半径：Ｆの球
面上に、光軸に対して回転対称に、且つ、第１の光学系
のレンズ配置に対応させて配備し、一体化してなること
を特徴とする対物レンズ。5. The optical system according to claim 1, wherein the third optical system comprises N positive lenses having a focal length: F, and a spherical surface having a radius of F centered on the intersection of the reticle surface and the optical axis. An objective lens, which is disposed above and integrated with a rotational symmetry with respect to the optical axis and corresponding to the lens arrangement of the first optical system.