JPH0380211A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光軸と垂直方向に屈折率分布を有する屈折率
分布型レンズを用いた顕微鏡対物レンズに関するもので
ある。

［従来の技術］ 一般に顕微鏡対物レンズにおいて、非点収差。

像面わん曲の補正を少ないレンズ枚数で行なうことは困
難である。さらに色収差まで補正しようとすると、使用
するガラスの屈折率０分散を考慮しなければならず、収
差補正上の大きな制約となり、収差補正を行なうことが
一層困難になる。

従来、上記のような問題点を克服しつつ、必要とする作
動距離、開口数１倍率等の諸要件を満足する顕微鏡対物
レンズを実現するためには、構成レンズ枚数を多くしな
ければならなかった。

そこで少ないレンズ枚数で諸収差が良好に補正された顕
微鏡対物レンズを構成するために、屈折率分布型レンズ
が用いられている。このように屈折率分布型レンズを用
いた顕微鏡対物レンズとして、特開昭６２−３１８１６
号、６２−３１８１７号、６２−３４１１７号公報等が
°知られている。又、屈折率分布型レンズを用い、てい
るその他の光学系や、屈折率分布型レンズによる収差補
正に関して記載されたものとして特開昭６０−１５９８
１７号、６１−４０１２号、６２−１５３９０９号公報
が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ これら従来例のうち、特開昭６０−１５９８１７．６１
−４０１２．６１−５２２２．６２−１５３９０９号の
各公報に記載されたレンズ系は、軸上収差、軸外収差、
ｄ−ｇ線の色収差を補正した撮影レンズであるが、色収
差に関しては不均質レンズの屈折率分布係数の高次の項
であるｎ　ｌ　＊　ｎ　１１のＣ，ｌｉｔ、　Ｆ線にお
ける値が記載されていない、またガラスの製作性（現存
するガラスの特徴）を考慮していないためガラスそのも
のを製造する可能性が極めて小さい。

特開昭６０−１６３０１５．６３−１２４０１１は、屈
折率分布型レンズに関する発明であるが、軸外収差特に
像面わん曲については述べられていない。

又特開昭６２−３４１１７は、顕微鏡対物レンズに関す
る発明であるが、色収差の補正が考慮されていない。

特開昭６２−３１８１６．６２−３１８１７は、本発明
の対物レンズに類似する発明で、これら従来例は軸上収
差、軸外収差とも補正され、かつＣ線、Ｆ線の色収差も
補正されている顕微鏡対物レンズである。しかし使用さ
れる屈折率分布型レンズは、現存するガラスの特徴につ
いて考慮されたものではない、つまり屈折率分布型レン
ズの２次の係数から求められたν１．の値がν１．＜Ｏ
となる。そのため屈折率分布型レンズの実現性が困難で
ある。

特開昭６２−３１８１６は、レンズ系の第１群に屈折率
分布型レンズを用い、ν、〈０として色収差を補正して
いるが、現存するガラスの特徴から考えν＋ａ＞Ｏとし
なければならず、その実施例は、色収差を補正すること
が出来ない。

本発明は、前記の各従来例の問題点を克服するためのも
ので、光軸と垂直方向に屈折率分布を有する屈折率分布
型レンズを用いて軸上収差、軸外収差および色収差を良
好に補正した顕微鏡対物レンズを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の顕微鏡対物レンズは、少なくとも最も物体側に
正の屈折力を持つ第ルンズ群を有するレンズ系であって
、レンズ系中に少なくとも一枚の光軸に対して垂直方向
に屈折率分布を持ついわゆるラジアル型のもので下記の
条件（１）を満足する屈折率分布型レンズを有すること
を特徴とするるものである。

（１）　　０＜ν。

ここでシフ６、”ｎｌａ／（旧ｙ−ｎ１Ｃ）であって％
ｎｌｄ＋ｎｌｃ、ｎｌＦは夫々次に示すｄ線、　Ｃ，１
！、　Ｆ線による屈折率分布式（２）の２次の係数であ
る。

ｎａ　（ｒｌ　＝　ｎｏａ　＋　ｎ＋ａｒ”　＋　ｒｌ
ｌａｒ’　＋　”。

（２）　　ｎｃ（ｒｌ　＝ｎｏｅ　＋ｎ１Ｃｒ”　＋ｎ
ｚｃｒ’　＋＋＋＋ｎｒ（ｒ）　＝　ｎｏｒ　＋　ｎ１
Ｆｒ”　＋　ｎ１ｙｒ’　＋　−一般に均質レンズを用
いてレンズ枚数の少ない顕微鏡対物レンズを実現する場
合、焦点距離ｆがラバール和が正の大きな値になる。そ
のためペッツバール和を小さくするために第１群の凸レ
ンズをメニスカ、スレンズにする等の手段がとられる。

しかしレンズ枚数の少ない顕微鏡対物レンズでは、収差
補正の自由度が少なく、軸上収差、色収差を補正しかつ
ペッツバール和を小さくすることは困難である。また顕
微鏡対物レンズでは、凸レンズと凹レンズの接合レンズ
を設けないと色収差の補正は非常に困難である。しかも
この接合レンズが１個所の場合には、倍率の色収差か軸
上の色収差かのいずれかしか補正できないことが多い。

又接合レンズが２ケ所以上の場合でも、対物レンズが高
倍率又は高開口数であれば、同様である。

以上のことから均質レンズのみで、枚数が少なく諸収差
の良好に補正された顕微鏡対物レンズを実現することは
非常に困難である６ そのため従来、屈折率分布型レンズを用いた顕微鏡対物
レンズが報告されているが、前述のように現存するガラ
スの特徴を考慮しておらず製作がｒＯ處１　φ＋　Ｅａ
　刺＝　ｄｌ　１１１＝　荊　ｂ　１ノ　プ　ｂ　　ｆ
ｆｌ　　＋、１１′　」、１　す９本発明では、この点
を考慮して、ν１．の値がν、〉０である屈折率分布型
レンズを用いるようにした。

ここで現存するガラスの特徴について説明する。

化合物又は混合物のある性質を示す数値がその成分の対
応する量の和として表わされるとき、その性質は加成性
であるという。

一方ガラスを構成する元素の固有の光学的性質を調べる
とｎ６一シ６図上で、屈折率が高いものはアツベ数が小
さく、屈折率の低いものはアラへ数が大きくなるように
分布している。

したがって、屈折率分布型レンズにおいて、屈折率差の
大きいちのを作ろうとすると、ガラスを構成するどの元
素に濃度勾配を付与しても屈折率の高い所はアツベ数が
小さくなる（第１３図、第１４図参照）、ただし特開昭
６３−１７０２４７に開示されているように適当な元素
のベアー、を選定してイオン交換することによって、屈
折率差があまり大きくない範囲であればアラへ数のあま
り変化しないガラスの製作が可能である（第１４図の直
線Ｂ参照）。

以上の内容を１次の分布係数で表わすと以下のようにな
る。

０〈υ１６ ｕｒｎ　＝　ｒ＋＋ａ／　（ｎｔｒ−ｎ１Ｃ）上記の条
件は、ガラスの屈折率が高くなるとアツベ数が小さくな
る屈折率分布型レンズ（第１４図の直線で）から、ガラ
スの屈折率が大きくなると僅かにアツベ数が大きくなる
屈折率分布型レンズ（第１４図の直１１Ｂ）までの分布
傾向を表わしている。

本発明においては、現存するレンズの特徴である条件（
１）を満足する屈折率分布型レンズを用いて設計したも
のである。

さらに現状のガラスに用いる原素から容易に製造し得る
ためには、次の条件（２）を満足することが好ましい。

ν１゜　≦ｌＯ・０ この条件を越えると現状のガラスに用いる元素では、屈
折率分布型レンズの製造が非常に困難である。

本発明で用いる光軸と垂直な方向に屈折率分布を有する
ラジアル型屈折率分布レンズの屈折率分布ｎ　（ｒｌは
次の式で表わされる。

ｎ（ｒｌ　＝　ｎｏ＋　ｎｔｒ”＋　ｎ、ｒ’＋　−−
−ここでｎ。はレンズの光軸上での屈折率、ｒは光軸か
ら垂直方向の距離、ｎ（ｒ）は光軸から距離ｒの所での
屈折率、ｎ　ｒ　＋　ｎ　！　＋・・・は夫々２次、４
次、・・・の係数である。

屈折率分布型レンズの利点は、光学系の各面で発生した
数々の収差を媒質の屈折率分布で補正できることである
。特にラジアル型屈折率分布型レンズは、ペッツバール
和と軸上色収差の補正において、均質レンズに比べて利
点を有している。

単レンズのラジアル型屈折率分布レンズのペッツバール
和ＰＳは次のように表わされる。

ｐｓ＝φｓ／ｎｏ＋φ−／ｎｏ”　　　　　　（ｉｌこ
こでφ３は薄肉レンズの面の屈折力を、φ、は媒質の屈
折力を示し、夫々下記の通りである。

＄、＝＝　（ｎＱ−ｔｌ／ｒｌ　　＋　（１−ｎｏｌ／
ｒａ　　　　（ｆｉｌ＄Ｍ＝　　２ｎ＋ｄ　　　　　　
　　　　　　　（ｉｌただし、ｒ　＋　＋　ｒ　＊は夫
々レンズ第１面、第２面の曲率半径、ｄはレンズの肉厚
である。

ラジアル型屈折率分布レンズは、（１）式より媒質の屈
折率を変数にしてペッツバール和を補正できるので、均
質レンズに比べてペッツバール和を小さくする能力が大
である。

又単レンズのラジアル型屈折率分布レンズにおいて軸上
色収差を補正するための式は次の通りである。

ＰＡＣ＝φ、／ν。、＋φ４／ν、、　　　　　　（Ｉ
ｌｌここでν。６は、光軸上のレンズのアツベ数。

ν、は、下記のように屈折率分布式の２次の係数ｎ、よ
り求まる値である。

シＩａ＝ｎ＋ａハ旧ｒ−ｎ　ｔ　ｃ） ただしｎＩａ＋ｎｌｒ＋ｎｒｃは夫々ｄ線、Ｃ線、　Ｆ
ｌ！ｉの２次の係数的である。

均質単レンズの場合、軸上色収差は補正できない。しか
しラジアル型屈折率分布レンズは、式（旧より軸上色収
差の補正が可能である。

本発明の顕微鏡対物レンズは、前述のように正の第１レ
ンズ群を有するレンズ系で、条件（１）を満足するつま
り現存するガラスの特徴を有する屈折率分布レンズを用
いて諸収差を良好に補正し得るものである。

ここで屈折率分布レンズを、第ルンズ群中の中心肉厚よ
り繰向が厚く、媒質の屈折力が正であり総合の屈折力が
正である形状および屈折率分布のレンズを用いることに
よって諸収差を補正し得る。特に第１レンズ群を正の屈
折力としたまま、凹面を物体側に向けたレンズとし、そ
の凹面の曲率半径を小さくすることによってペッツバー
ル和を小さくすることが出来る。更に第１レンズ群で発
生する収差を媒質の屈折率分布で補正することが出来る
。

一般に焦点距離が７１１１１以上の均質レンズよりなる
顕微鏡対物レンズは、第１レンズ群に正の屈折力をもた
せたものが多く、これによって第１レンズ群より像側の
後群の面の屈折力を比較的２弱くして面による収差の発
生をおえで近軸量を補正している。またペッツバール和
を小さくするために、対物レンズ中の物体寄りのレンズ
は物体側を凹面とし像寄りのレンズは像側を凹面とした
メニスカスレンズを用いる。しかしこのような構成とし
ても均質レンズのみでは、レンズ枚数を多くしなければ
ならず、近軸量を満足させた上で諸収差を補正すること
は出来ない、しかし不均質レンズを用いれば少ないレン
ズ枚数で収差の良好に補正された顕微鏡対物レンズを得
ることが出来る。

本発明は、現存するガラスの特徴を考慮して不均質レン
ズを用いてペッツバール和をはじめとしてその他の収差
を補正するようにした。

まず簡単のため単レンズによるペッツバール和の補正に
ついて述べる。

第１レンズ群の面の屈折力をφ□、媒質の屈折力をφ、
とするとφ□とφ□との関係は、式（利のようになり、
ペッツバール和を小さくするためには、式（１）のＰＳ
の値を小さくする必要がある。そこでｐｓ＝ｏとおけば
次の式が求められる。

ｐｓ＝φｓ＋ｎｏａ＋＄１　＝　０ 現在知られているガラスの屈折率からｎ。６を１＜ｎｏ
ｎ＜２とした時、単レンズからなる対物レンズのペッツ
バール和を小さくするためには、φ□とφ−１が異符号
であって、次の関係を満足することが望ましい。

φ□１≦１φｖ１１ ところで、顕微鏡対物レンズは、一般に複数のレンズに
て構成されている。特に対物レンズの第１レンズ群は、
屈折力が強く、そのために対物レンズを構成する他のレ
ンズよりも収差への影響が大きい、そのために単レンズ
にて構成されている対物レンズのペッツバール和の補正
の考えは、複数のレンズにて構成されている対物レンズ
の第１レンズ群に適用することによって適用可能となる
。つまり顕微鏡の対物レンズは、ペッツバール和の影響
の大きい第１レンズ群に不均質レンズを用い、この不均
質レンズの少なくと６−つは次の条件を満足することが
望ましい。

１φ１１　≦１φ１１ 以上のようにしてペッツバール和を補正すれば、他の収
差の補正の自由度が増し、少ないレンズ枚数で諸収差を
良好に補正することが可能になる。

特に、顕微鏡対物レンズの第１レンズ群の少なくとも一
つの不均質レンズのφ□の値を下記の条件（３）を満足
せしめることにより他の収差を悪化させずにペッツバー
ル和を小さくすることが出来る。

０．１〉φ□　　　　　　　　（３） φ□がこの条件を越えると、ペッツバール和が小さく、
かつ他の収差が良好に補正された対物レンズを、少ない
レンズ枚数で設計することが困難になる。

この時の第ルンズ群中の少なくとも一つの屈折率分布レ
ンズつまり中心肉厚より繰向が厚く媒質の屈折力が正で
あり総合の屈折力が正である屈折率分布型レンズは、中
心肉厚ｄ、の２乗とその屈折率分布係数ｎｔａとの積が
次の条件（４）を満足することが収差補正上好ましい。

−１０＜　ｄ＋”　Ｘ　ｎｔａ　＜−１ｘ　１０−’　
　　（４）もし、第ルンズ群全体の屈折力を負の屈折力
にすると、後群の凸面の曲率半径を小さくして正の屈折
力を強めなければならなくなり、収差が悪化する。

ＩＬ”　Ｘ　ｎｔａの値が、条件の下限を越えると媒質
の屈折力が均質レンズとほぼ同じになり、屈折率分布に
よる補正ができない、又ｄ＋”　Ｘ　ｎｔａの値が条件
の上限を越えると現存するガラスの特徴から屈折率の変
化と同時にアツベ数も変化して色収差が変わるので軸上
光線が通過する位置によって良好な色収差の補正を行な
いにくい。

更に本発明の顕微鏡対物レンズは、不均質レンズを全て
現存するガラスの特徴が成立つものに限定しているにも
かかわらず、第ルンズ群に繰向よりも中心肉厚が厚く媒
質の屈折力が負であり、総合すると正の屈折力を有する
形状および屈折率分布のレンズとすることによって諸収
差を良好に補正することが出来る。特に第１レンズ群に
屈折率分布をもたせることによってその第２面で発生し
ていた各収差をその屈折率分布によって補正することが
可能になった。

一般に焦点距離が３０ｍｍ以下の均質レンズを用いて設
計した顕微鏡対物レンズでは、第１レンズ群を正の屈折
力にし、標本から射出する光束を収束させているものが
多い、特に焦点距離の短い対物レンズは、第１群レンズ
で光束を大きく屈折させて近軸量を満足させている。そ
してこの時発生する球面収差、コマ収差などを屈折率の
高いガラスを用いたり、メニスカスレンズを用いたりし
て補正しているがそれでち残存収差が多い。

しかし不均質レンズを用いると少・ないレンズ枚数で収
差の良好に補正された顕微鏡の対物レンズを設計するこ
とが出来る。

本発明では顕微鏡対物レンズに現存するガラスの特徴を
考慮した屈折率分布レンズを用いて色収差をはじめとす
る収差を補正したものである。

例として第１レンズ群中に媒質が負である屈折率分布レ
ンズを導入したものにもとづいて説明する。

現存１！るガラスの特徴を考慮して屈折率分布レンズに
より軸上色収差を補正しようとすると、第１群レンズの
φ□とφ１との関係は前述の式（檜）のようになり、軸
上色収差を小さくするためには、この値を小さくするこ
とが好ましい。

単レンズからなる対物レンズを考えると１式（ｉｖｌ　
にＰＡＣ＝Ｏを代入すれば次のようになる。

ＰＡＣ＝φｓ／Ｖｏａ＋φｍ／１／＋ａ＝　Ｏ（Ａ）こ
こで前述のように媒質の屈折力が負になるものでは、φ
ｍ＜Ｏとなりまた現存するガラスの特徴からν、〉０で
ある。更にアラへ数ν。６は一般にν。。〉０であるの
で式（Ａｌ　より次の式（Ｂ）のようになる。

φ、＞　Ｏ（Ｂｌ また正の屈折力を有する対物レンズは１次の関係が成立
つ。

φ３＋φｖ＞ｏ　　　　　　　　（Ｃ）単レンズの軸上
色収差は、φｖ＜Ｏと、式（８１と、式（Ｃ１とから次
の関係が成立つ時補正が可能である。

１φ、１〉１φ１１ ところで顕微鏡対物レンズは、一般に複数のレンズで構
成されている。又顕微鏡対物レンズは、第ルンズ群が特
に屈折力が強く他のレンズよりも収差への影響が大きい
、したがって第１レンズ群中の強い正の屈折力を有する
レンズを屈折率分布レンズにすることによって軸上色収
差を良好に補正することが出来る。即ち第１レンズ群中
のこの不均質レンズの面の屈折力φｓ＋　＋媒質の屈折
力をφ１とおくと前述のように媒質のパワーは負である
がこのレンズ自体は強い正の屈折力であるので次のよう
になる。

φ□〉Ｏ、φ□＋φ１＞０ したがって φ１１〉１φ、１ となる。

上記条件は、前述の単レンズの軸上色収差の補正の条件
とおなじである。したがって軸上色収差の発生が大であ
るこの単レンズが収差補正されるので、対物レンズ全体
としても軸上色収差が良好に補正されたレンズ系を得る
ことが出来る。

以上のようにして軸上色収差を第ルンズ群の媒質の屈折
力を含めて補正した場合、他の収差の補正の自由度が増
大し、少ないレンズ枚数で諸収差が良好に補正された顕
微鏡対物レンズを得ることが出来る。

この場合の第ルンズ群中の一つの屈折率分布レンズは、
繰向より中心肉厚が厚く媒質の屈折力が負で総合の屈折
力が正であってその中心肉厚ｄ１の２乗とその屈折率分
布係数ｎ＋ａとの積が次の条件（５）足することが収差
補正上望ましい。

１０＞　ｄ＋”　Ｘ　１１＋ａ　＞　Ｉ　Ｘ　１０−’
　　　（５１この条件の上限を越えると媒質の屈折力が
均質レンズとほぼ同じになり、屈折率分布による収差の
補正力がほとんどなくなる。またこの条件の下限を越え
ると現存するガラスの特徴から屈折率の変化と同時にア
ラへ数も大きく変化し、軸上光線がレンズを通過する位
置によって、色収差が変わるので色収差を良好に補正し
にくい、この場合第ルンズ群で補正できなかった諸収差
は、後群で補正する。

以上の説明は、主として第ルンズ群に光軸に対して垂直
方向に屈折率分布を持つラジアル型屈折率分布レンズを
用いての顕微鏡対物レンズのペッツバール和や色収差を
はじめとする諸収差の補正について述べた。しかしラジ
アル型屈折率分布レンズを第ルンズ群より像側の後群に
用いても同様の効果が十分得られる。即ち本発明は前述
のように顕微鏡対物レンズ中にラジアル型屈折率分布レ
ンズを少なくとも１枚設けたものであって、それが第ル
ンズ群中でも後群中でも、その両方でも良い。

更に本発明は、顕微鏡対物レンズにおいて、不均質レン
ズを全て現存するガラスの特徴をそなえたものに限定し
たにもかかわらず、少なくとも１枚の接合レンズを設け
、その接合レンズのうちの一つはそれを構成する２枚の
レンズが、光軸と垂直な方向に屈折率分布を有する屈折
率分布型レンズにて構成することを特徴とするもので、
これによって色収差を良好に補正するようにした。又対
物レンズ中の接合レンズに少なくとも２枚の屈折率分布
レンズを用いると、色収差のみならず、球面収差をはじ
めとする諸収差の補正についても自由度が大きくなる。

また、本発明のような顕微鏡対物レンズは、軸上色収差
１倍率の色収差を十分に目標値に近づけなければならな
い、このことから、対物レンズの後群に色消しの接合レ
ンズを用いて色収差を補正した方が良い。

この色消しの接合レンズの一つは、次の条件（６）を満
足することが色収差の補正にとって好ましい、　　　　
ν。、〉ν。ｌｌ＋６１ν。、は接合レンズ中の少なく
とも一つの形状が繰向より肉厚が厚い均質レンズのアラ
へ数、νｏ０は、接合レンズ中の少なくとも一つの形状
が肉厚よりも繰向の方が厚い均質レンズのアラへ数であ
る。

上記の条件を外れると、接合レンズの色収差補正能力が
低下し色収差の補正が困難になる。

更に色消し効果を大きくしたい場合は、対物レンズ後群
の接合レンズの少なくとも１枚を屈折率分布レンズにす
れば良い、特に接合レンズを構成するレンズの形状が中
心肉厚より繰向が厚い屈折率分布型レンズの少なくとも
１枚がレンズ周辺で屈折率を大きくシ、かつレンズ周辺
でのアツベ数がレンズ中心のアツベ数に比べて小さい値
にすることによって、色収差補正能力を高くすることが
できる。このように接合レンズに屈折率分布型レンズを
用いた場合も、前記条件（６）を満足することが望まし
い、この場合ν。、シｏ、ｌは、そのレンズの軸上のア
ラへ数である。

更に接合レンズを構成するレンズの形状が中心肉厚より
繰向が厚い屈折率分布型レンズの肉厚ｄの２乗とその屈
折率分布係数ｎ１１１との積が次の条件（７）の範囲内
であることが望ましい。

１０＞ｄ”ｘｎ＋、：＞ｌＸｌ０−’　　　　（７）こ
の条件の上限を越えると媒質の屈折力が均質レンズとほ
ぼ同じになり屈折率分布による収差補正がほとんど出来
なく゛なる。又下限を越えると現存するガラスの特徴か
ら屈折率の変化と同時にアツベ数も大きく変化し、軸上
光線のレンズを通過する位置によって色収差が変わるの
で、色収差を良好に補正しにくくなる。

尚以上の内容は、２枚接合レンズは勿論のこと、３枚接
合レンズについても成立つ。

［実施例］ 次に本発明の顕（ａ鏡対物レンズの各実施例を示す。

実施例１ ｆ＝＝’２９．２８６　　　ＮＡ＝０．ｌ　　ＰＳ＝０
．１Ｗ　Ｄ　＝　１９．９６１４　５１’ｓｌ略−０，
０２２ｌｓ＋”０．０２２ｒｌ　＝　−４，５９８４ ｄ＋＝　３．４２３Ｉ　　　ｎ＋＝　１．５９２７　　
　Ｖｒ　＝　３５．２９ｒｚ＝−６，３２８７ ｄ、　＝　１０．７６８２ ｒｓ”　１９．２０８８ ｄ、”　２．０５６６　　　ｎｔ＝ｍ＝率分布型レンズ
１（ｄ、’＝２．３１ ｒ４＝　１３．３６８２ ｎミニ１．４８７４９ ｄ４＝：１．５ ｒｓ＝−２７，６４５ 屈折率分布型レンズｌ λ（ｎｍ）　　　ｎ。

５８７．５６　１．８０５１８ ６５６．２８　１．７９６１０ ４８６．１３　１．８２７７６ シ。、：２５．４３ 実施例２ ｆ＝２９．９６７　　　ＮＡ＝０．１ Ｗ　Ｄ　＝　１７．８０７３　　φ□＝　−０，０２２
ｒ＋＝−３３，０７２７ ｄｌ＝５．８１３６ （ｄ、’＝ｓ） ｒ＊＝ＩＮＦ ｄｔ＝　９．９９３６ ｒｓ＝−６７，９８ ｄ、＝　１．９８７５ ｒ４＝　１３．５５９３ ｄ４＝　６．２４５４ ｎ＋ Ｏ，１０２４８ｘ　１０−” ０．１００５２ｘ　ｔｏ−” ０．１０７３５ｘ　１０−” ν、。＝１５ ｎｍ＝＝１．７３５２ ｎ、＝屈折率分布型レンズ２ ｎ、＝　１．８０５１８ 、ν、　　＝ｙｏ、ｔｓ ｎ諺 ０．１０４５６ｘ　１０−’ ０．１０２８９Ｘ　１０−’ ０．１０８７　　ｘｌＯ−’ ν８゜＝１８ Ｐ　Ｓ　＝　０．３７８ φ、、＝、０．０２２ ν本 ＝　２５．４３ ν３ ＝　４１．０８ ｒｓ＝−１６，１１０２ 屈折率分布型レンズ２ λ（ｎｍｌ　　　ｎ。

５８７．５６　１．７４ ６５６．２８　１．７３２４４ ４８６．１３　１．７５８６ シｏ−＝２８．２８７４６ 実施例３ ｆ　：　１５．６１１ Ｗ　Ｄ　＝　６．０００１ ｒｌ　＝　１６４．９７２９ ｄ１＝２ １ｄ＋’＝１．５１ ｒｇ　”−５，８３１９ ｄ２＝　１．５ ｒｇ　：　−：１．４７（１４ ｄ、＝　５．８６１７ ｒ、：　４４．４７９１ ｄ、＝　４．０００１ ＋ｄ４’＝２．４１ Ｎ　Ａ　＝　０．２５ ｎ３＝屈折率分布型レンズ４ φｇ＋＝０．１４ 旧＝屈折率分布型レンズ３ ｎａ＝１．８０５１８ ｎ＋ −０，１９１９２ｘ　１０−” −０，１８９２７ｘ　１０−” −０，１９８０９ｘ　１０−” ν（１）＝２１．７６６ ｎ意 ０．１６９６　　ｘｌＯ−’ ０．１７０５１ｘ　１０−’ ０．１６７４９Ｘ　１０−’ ν２ａ＝　５６．１６５ Ｐ　Ｓ　＝　−０，０１ φ、、＝０．０２６ シ、　　＝２５．４３ ｒｓ＝−８，５２０６ 屈折率分布型レンズ３ λ（ｎｍｌ　　　ｎｏ　　　　　ｎ１ ５８７．５６　１．７８８　　０．６４８９１ｘ　１０
−”６５６．２８　　１．７８３　　　　０．６４４５
７ｘ　１０−２４８６、１３　１．７９９６３　０．６
５８９９ｘ　１０−”シ、、＝４７．３８　　　　シ＋
ａ＝４５屈折率分布型レンズ４ え（ｈｌｌｌｌ　　　ｎｏ　　　　　ｎ＋５８７．５６
　１．８８３　−０．１３０２７ｘ　１０−”６５６．
２８　１．８７７１３−０．１２９２９Ｘ　１０−”４
８６．１３　　１．８９６７５　−０．１３２５５Ｘ　
１Ｇ−”ν。。＝４５　　　　νｌｍ＝４０ 実施例４ ｆ　＝　１６．０２３ Ｗ　Ｄ　＝　９．５９９３ ＮＡ＝０．２５　　　ＰＳ＝０．１４３φ□＝　−ｏ、
ｏｔｓｓ ｒｌ　＝　２３．３３３９ ｎ雪 ０．１８６１９Ｘ　ｉｏ−” ０．１８４９５Ｘ　１Ｇ−” ０．１８９０９Ｘ　１０−” ν１ａ＝４５ ２ ０．３２８７５Ｘ　１０−’ ０．３２６２９Ｘ　１Ｇ−’ ０．３３４５１Ｘ　１Ｇ−’ ν２゜＝４０ φ□＝０．０９６３ ｄ、＝　１．７１２６ （ｄ、°＝　１．８１ ｎ＋＝屈折率分布型レンズ５ ２ ＝　１５．２６６２ ｄ、＝　１．７４３９ ｒｓ＝　−４２，９７３７ ｄ、＝　５．４０６８ （ｄＳ°＝５．７） ｒ、＝４２．８５６６ ｄ、＝４．１４１５ ｒｓ”　−２７，６００４ 屈折率分布型レンズ５ λ（ｒｖ）　　　ｎｏ　　　　　ｎ＋ ５８７．５６　１．７０６２２−０．２８１１５ｘ　１
０−’６５６．２８　１．７０２６９−０．２７９７２
Ｘ　１０−’４８６．１３　１．７１４４６−０．２８
４４８ｘ　１０−’ν。、＝６０　　　ν＋ａ＝５９ 屈折率分布型レンズ６ λ（ｈ■）　　　ｎｏ　　　　　ｎｔ　　　　　　　ｎ
ｘ５８７．５６　１．７　　　　Ｇ、１４４ｘｌＯ−’
　　−０，１５３６ｘ６５６．２８　１．６９３　　０
．１４２５１ｘ１０−’−０，１５２０１ｘ４８６．１
３　１．７１６３３　０．１４７４８ｘ１０−’−０．
１５７３１ｘν。、＝３０　　　ν１ｍ＝’２９　　　
　シ、、＝　２９屈折率分布型レンズ７ ｓ Ｏ，２６８７８ｘ　１０−” ０．２６７４２Ｘ　１０−” ０．２７１９７ｘ　１０−” ν、、＝５９ ｎ２＝屈折率分布型レンズ６ ｎｓ＝屈折率分布型レンし７ １０−” Ｏ−３ Ｏ−３ λ（ｎａｐ）　　　　　ｎ。

５８７．５６　　１．８７ ６５６．２８　　１．８６４２ ４８６．１３　　１．８８３５３ νａ１１＝４５ 実施例５ ｆ　＝　８．８１９ ＷＤ＝３ ｒ＋＝−１０，６３６１ ｄ、＝１．５０５８ （ｄｌ’＝１．７） ｒ、　＝−４８，７０３５ ｄ、＝　４．７６８７ ｒｓ＝６８．８１２３ ｄ、＝：　２．８６２７ （ｄｚ’＝１．６１ ｒ４：　−ｅ、　５５１５ ｎｌ　　　　　　　　　　　　　　　　ｎｌ−０，１２
９１８ｘ　１０−’−０．５７２５２ｘ　１０−’−０
，１２８３ｘ　１０−’−０．５６８６４ｘ　１０−’
−０，１３１２４ｘ　１０−’−０．５８６１３ｘ　１
０−’ν、＝４４　　　　　　ν、＝４４ Ｎ　Ａ　＝　０．４ Ｐ　Ｓ　＝　０．６０７ φ□＝　−０，０６ φＭｌ＝Ｏ，１３１ ｎ、＝屈折率分布型レンズ８ ｎｚ＝屈折率分布型レンズ９ ｄ、＝　０．１５ ｒ、＝　−３０，７８８３ ｄ６＝２ ｎｍ＝１．７６１８ ν１ ＝Ｏ，Ｕ ｒａ＝８．８８２７ ｄ、＝３ ｒｙ”　−２０，９３１０ 屈折率分布型レンズ８ λ（ｎｗ）　　　ｎｏ ５８７．５６　１．８１６ ６５６．２８　１．８１０７５ ４８６．１３　１．８２８２５ ν。ｊ＝４６．６２ 屈折率分布型レンズ９ λ紬ＩＩ）ｎ。

５８７．５６　１．５１７４２ ６５６．２８　１．５１４４４ ４８６．１３　１．５２４３１ ν。＝　５２．４１ 実施例６ ｆ　＝　４．５９６ Ｗ　Ｄ　＝　０．７０１６ ｒｓ　”　−７，６３７６ ｄ、＝　２．１５１３ ｎｔ　　　　　　　　　　　　　　ｎ雪−０，２５９４
８Ｘ　１０−”−０，５２１６Ｘ　１Ｇ−’−０．２５
７９２ｘ　１０−”−０，５１８３４ｘ　ＩＱ−ｓ−０
，２６３１１ｘ　１０−”−０，５２９２１ｘ　１０−
’ν１゜＝５０　　　　シ＊ａ＝４８ ＮＡ＝０．６５　　ＰＳ＝０．８７８ ｎｎ＝１．６１７７ φ□＝０．１２８ ｎ＋＝屈折率分布型レンズ１ ｎｔ　　　　　　　　　　　　　　ｎ雪−０，４３６２
５ｘ　１０−’　　Ｏ，１３９７４ｘ　１０−”−０，
４３３３４Ｘ　１０−’　　０．１３８８１Ｘ　ｔｏ−
”−０，４４３０４ｘ　ｔｏ−’　　０．１４１９１ｘ
　１０−”ν、＝４５　　　ν、、＝４５ ν４ ＝　５１．２４ φ、、＝−０，０１９９ （ｄｌ’＝２１ ｒｉ＝−３，３３１５ ｄ、＝　０．７２５ ｒｓ”　２３．０８２７ ｄ、＝　２．９９４３ （ｄ、’＝２．２１ ｒ４＝−４，７４３７ ｄ４＝　０．９４６３ ｒｓ”−２３４，６３６ ｄ、＝　１．２６６６ （ｄ、’＝　１．９） ｒｓ＝５．７１８５ ｄａ＝３．９６８８ ｒｔ＝−７，５１４９ 屈折率分布型レン λ（ｎｗ）　　　ｎ。

５８？、５６　１．７５５ ６５６．２８　１．７５０６３ ４８６．１３　１．７６５０６ シｏａ＝５２．３３ ｎよ＝屈折率分布型レンズｌ ｎｉ＝ミニ屈折率分布型レン ズ ｎ４＝１．５３９９７ ズ１０ Ｉ ０．４ｆｉ１６４ｘ　１０−” ０．４５５６２ｘ　１０−” ０．４７５６９Ｘ　１０−” ν、＝２３ ν、　　＝４２．２３ ２ ０．３６５３９ｘ　１０−’ ０．３６０６３Ｘ　１０−’ ０．３７６５１Ｘ　ｔｏ−’ ν雪、＝２３ 屈折率分布型レンズ１１ λ（ｎｌｌｌｌ　　　ｎｏ　　　　　＋１＋　　　　　
　　ｎ＊５８７．５６　１．４９７　−０．５６７４９
ｘ　１０−”−０，１５８４ｘ　１０−’６５６．２８
　　１．４９４８７−０．５６５０２Ｘｌロー”−０，
１５７７２ｘ　　１０−’４８６．１３　１．５０１９
７−０．５７３２４ｘ　１Ｇ−”−０，１６００１ｘ　
１０−’シｏｌＩ＝７０　　　　シ＋ｄ＝６９　　　　
シ、、＝６９屈折率分布型レンズ１２ λ（ｎｌｌｌ）　　　ｎｏ　　　　　ｎｔ　　　　　　
　ｎ＊５８７．５６　１．８４６６６　０．１１４１５
１Ｘ１０−’−０．１４８６４ＸｌＯ−’６５６．２８
　１．８３６４９　０．８３０５３ｘ　１０リー０．１
４６７０Ｘ　１０−’４８６．１３　１．８７２１６　
０．８６７１２Ｘ１０−”０．１５３１７ＸｌＧ−’ν
。、、＝２３．７８　　　ν＋ａ＝２３　　　νｍａ＝
２３ただしｒｌ＋　ｒｔ＊・・・はレンズ各面の曲率半
径、　ｄ＋、ｄｌ・・・は各レンズの肉厚および空気間
隔、ｎ　ｌ　Ｔｏｌ・・・は各レンズの屈折率、シ１．
シ２．・・・は各レンズのアツベ数である。また屈折率
分布型レンズについては、ｄ線、Ｃ線、Ｆ線におけるレ
ンズ中心の屈折率ｎ０と、ｄ線、Ｃ綿、Ｆ線における屈
折率分布の２次の係数ｎ、および４次の係数ｎ２とを示
しである。さらに光軸上のアツベ数ν。６と分布係数よ
り求めたシ０．シ□の値を示しである。又ｆは焦点距離
、ＮＡは開口数、ＰＳはペッツバール和、ＷＤは作動距
離、φ−は第ルンズ群中の単レンズの面の屈折力、φ、
は第ルンズ群中の単レンズの媒質の屈折力、ｄ＋’、ｄ
ｓ”、ｄｓ”は屈折率分布型レンズの線内の厚さで、線
内の厚さをレンズの有効径の大きな面におけるレンズの
繰向厚さを定めた。

実施例１は、比較的焦点距離の長い顕微鏡対物レンズで
ある。この実施例は、後群である第２レンズ群が現存す
るガラスの特徴を考慮した屈折率分布型レンズである。

この屈折率分布型レンズのｄｌｌｉ、　Ｃ線、ＦＡＩに
対する屈折率分布式の２次の係数ｎ１より求まるν、は
条件（１）を満足している。

この実施例のレンズタイプは、第１レンズ群をメニスカ
スレンズにしてペッツバール和をＯに近づけ、第２レン
ズ群を接合レンズにして色収差を補正しである。

このようなタイプのレンズ系を、均質レンズのみで設計
しても、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲１色
収差などを小さくすることは困難である。

しかし、この実施例のように屈折率分布型レンズを用い
ればプラン対物レンズ並みに収差を補正でき、ペッツバ
ール和ち小さな値にすることが出来る。

この実施例１は前記のように第２レンズ群の凹レンズに
屈折率分布型レンズを用いることによって均質系では補
正出来なかった各収差を補正した。つまり第２レンズ群
を図示するような接合レンズにし、その凹レンズを屈折
率分布型レンズにしている。このように第２レンズ群を
接合レンズとしたことによって、その接合および屈折率
分布で色収差も十分良好に補正されているにの接合レン
ズ中のレンズの形状が線内より肉厚の厚い均質レンズの
アツベ数をν。９、レンズの形状が中心肉厚より線内の
方が厚い不均質レンズの軸上のアラへ数ν。は前述の条
件（６）であるν。、〉ν。。を満足している。

更に色消しを十分に行なうためには次の条件を満足する
ことが望ましく、この実施例でもそのような構成になっ
ている。

ν。、−νｏ１１＞　１０ この条件から外れると色消し効果が少なくなり、対物レ
ンズの色収差を十分に除去することが出来ない。

又対物レンズ中に少なくとも一つの接合レンズを有する
場合は、この接合レンズ中の中心肉厚より線内の厚いレ
ンズの一つが次の条件を満足する屈折率分布型レンズで
あることが望ましい。

ν０−　　≧　　シ自−ａ この条件をはずれると接合レンズでの色収差の補正量が
小さくなり他のレンズで色収差を補正しなければならな
くなる。この実施例１は、第２レンズ群である接合レン
ズの物体側のレンズがこの条件を満足している。

実施例２は、第２図に示すように片′面又は両面が平面
であるレンズより構成されていることを特徴としている
。この実施例は、第１０７１群が光軸から垂直方向に屈
折率が分布する１枚の屈折率分布型レンズよりなり、こ
れによって諸収差を良好に補正した対物レンズである。

又この実施例は、屈折率分布型レンズの加工性を考慮し
ている。光軸から垂直方向に屈折率が分布した屈折率分
布型レンズの面を曲面にした場合１曲率中心と屈折率分
布における光軸芯とを合わせ芯ずれを小さくする必要が
ある。この芯合わせを精度よく行なうことは非常に困難
である。この実施例では屈折率分布型レンズの片面を平
面にして面の曲率中心と屈折率分布の中心を合わせる作
業を少なくした。

この実施例は１以上のような形状の制限を設けたにもか
かわらずペッツバール和も同じタイプの均質レンズより
なる対物レンズに比べて小さな値であり、プラン対物並
みの性能を有している。

この実施例において前記屈折率分布型レンズの両面を平
面にして平行平面屈折率分布型レンズとしても良好な性
能の対物レンズが得られる。この場合屈折率分布型レン
ズの加工性が一層良好である。

実施例３は実施例１よりも焦点距離の短い顕微鏡対物レ
ンズである。

この実施例のレンズタイプは、第３図に示すように、第
ルンズ群を凸レンズに又後群である第２レンズ群をその
物体側の面の曲率を小さくした接合メニスカスにしであ
る。この第２レンズ群の物体の面の曲率を小にしてペッ
ツバール和を小にし、又接合レンズにして色収差を補正
している。

このタイプのレンズ系を、均質レンズのみで設計した場
合、曲率半径の小さい後群の第１面で球面収差、コマ収
差が発生し、各収差を良好に補正することが出来ない、
しかしこの実施例のように屈折率分布型レンズを用いる
ことによって良好な性能のレンズ系を得ることが出来る
。

この実施例では、第ルンズ群と第２レンズ群の夫々に屈
折率分布型レンズを用いている。そのうち第１レンズ群
に用いた屈折率分布型レンズは、主として球面収差、コ
マ収差、非点収差を中心に収差補正を行なうためのもの
である。又第２レンズ群に用いている屈折率分布型レン
ズは、軸上色収差９球面収差、コマ収差を中心に補正す
る。

また、この実施例において屈折率分布型レンズを１枚の
みにしても、均質レンズよりなる対物レンズより性能の
良いレンズ系が得られる。

実施例４は、屈折率分布型レンズを接合した接合レンズ
を有するレンズ系である。つまりこの実施例は、第４図
に示す構成で、実施例３のように２群３枚構成であるが
、後群である第２レンズ群に屈折率分布型レンズ２枚を
接合した接合レンズを設けて軸上、軸外の色収差が非常
に小さくなっている。このタイプのレンズ系を均質レン
ズのみで構成した場合、曲率が大きいのでペッツバール
和が大きな値になり、軸外収差の悪いレンズ系しか設計
し得ない、しかしこの実施例は屈折率分布型レンズを用
いて収差の発生の多い面の曲率半径を大きくすることに
より、諸収差を良好に補正している。更にペッツバール
和を小さくするために媒質の屈折率分布を大きくしてい
る。

この実施例での第ルンズ群の屈折率分布型レンズは、球
面収差、コマ収差、非点収差を補正している。又後群の
接合レンズの両屈折率分布型レンズは、上記の各収差に
加えて軸上の色収差も補正している。

実施例５は第５図に示す構成で実施例４より焦点距離の
短い顕微鏡対物レンズである。この実施例はこのタイプ
の均質レンズのみからなるレンズ系よりも収差が良好に
補正されている。つまり第ルンズ群に屈折率分布型レン
ズを有し、これによってペッツバール和を小にし、又こ
のレンズで発生するコマ収差を十分に補正している。更
に第２レンズ群にて球面収差と軸上の色収差を良好に補
正している。

実施例６は第６図に示す構成で、実施例５の対物レンズ
より焦点距離が短く、特に球面収差を良好に補正してい
る。

［発明の効果］ 本発明は、現存するガラスの特徴を考慮したラジアル型
屈折率分布レンズを用いて簡単な構成でありながら、軸
上収差９軸外収差１色収差の良好に補正した顕微鏡の対
物レンズを得るようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の顕微鏡対物レンズの実施例
１乃至実施例６の断面図、第７図乃至第１２図は実施例
１乃至実施例６の収差曲線図、第１３図、第１４図は屈
折率ｎａとアツベ数シロの関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも最も物体側に正の屈折力を持つ第１レンズ群
   を有する顕微鏡対物レンズにおいて、上記対物レンズ中
   に少なくとも１枚の光軸に対して垂直方向に屈折率分布
   を持ち下記の条件（１）を満足する屈折率分布レンズを
   有することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。（１）０＜
   ν＿１＿ｄ ただしν＿１＿ｄ＝ｎ＿１＿ｄ／（ｎ＿１＿Ｆ−ｎ＿１
   ＿Ｃ）で、ｎ＿１＿ｄ、ｎ＿１＿Ｃ、ｎ＿１＿Ｆは下記
   のｄ線、Ｃ線、Ｆ線による屈折率分布式の２次係数であ
   る。 ｎ＿ｄ（ｒ）＝ｎ＿０＿ｄ＋ｎ＿１＿ｄｒ＾２＋ｎ＿２
   ＿ｄｒ＾４＋・・・ｎ＿Ｃ（ｒ）＝ｎ＿Ｏ＿Ｃ＋ｎ＿１
   ＿Ｃｒ＾２＋ｎ＿２＿Ｃｒ＾４＋・・・ｎ＿Ｆ（ｒ）＝
   ｎ＿０＿Ｆ＋ｎ＿１＿Ｆｒ＾２＋ｎ＿２＿Ｆｒ＾４＋・
   ・・