JPH0567002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明は、中・低倍率で像面の平坦な顕微鏡対
物レンズに関する。 （発明の背景） 最近、対物レンズに対する要求として、長作動
距離、高解像力、広視野でしかも像の平坦性が良
好で、アポクロマート級の色収差補正がなされる
ことがますます強まつてきている。このため、も
はや従来の対物レンズでは十分対応しきれなくな
つてきている。作動距離が長くなるとレンズの有
効径が大きくなるため、球面収差、軸外収差、色
収差などあらゆる諸収差が悪化する。また、開口
数が大きくなると、焦点深度も浅くなり、諸収差
の許容範囲が一段と狭くなる。そして、高解像力
であることと、広視野であることとは、諸収差の
補正上、相反する傾向にあり、両者を共に満足さ
せるには極めて大きな技術的困難を伴うものであ
つた。 （発明の目的） 本発明の目的は、従来よりも極めて大きな作動
距離と高い解像力を有し、しかも広視野にわたつ
て像画が平坦なアポクロマートないしはセミアポ
クロマート級の中・低倍率用の対物レンズを提供
することにある。 （発明の概要） 本発明による対物レンズは、物体側より順に、
少なくとも１個のレンズで構成された正屈折力の
第１レンズ群G₁、正レンズと負レンズとの接合
からなり物体側に凸面を向けた接合メニスカスレ
ンズ成分の第２レンズ群G₂、負レンズと正レン
ズとの接合からなり物体側に凹面を向けた接合メ
ニスカスレンズ成分からなる第３レンズ群G₃、
単一の正レンズ、及び負レンズと正レンズとの２
枚のレンズの接合よりなる貼合せ正レンズ成分を
有する正屈折力の第４レンズ群G₄を有している。
そして、物体面Ｏから対物レンズの胴付け面（対
物レンズの顕微鏡本体への取り付け面）Ｓまでの
距離、即ち所謂シヨルダーハイツをｌ、第２レン
ズ群G₂の物体側レンズ面頂点から第３レンズ群
G₃の像側レンズ面頂点までの距離をD₁₂とし、第
２レンズ群G₂中の接合レンズを形成する正レン
ズ及び負レンズのアツベ数をそれぞれν_2P，ν_2N、
第３レンズ群G₃中の接合レンズを形成する正レ
ンズ及び負レンズのアツベ数をそれぞれν_3P，
ν_3N、屈折率をそれぞれN_3P，N_3N、第４レンズ群
G₄中の単一の正レンズのアツベ数をν_4Pとすると
き、 0.3l＜D₁₂＜0.6l (1) N_3N＞N_3P (2) ν_2P＞ν_2N (3) ν_3N＜50＜ν_3P (4) ν_3P＜35.8 (5) の各条件を満足するものである。 上記の如き本発明による技術的作用効果につい
て、第１図に示した第１実施例の光路図を基にし
て説明する。 まず第１レンズ群G₁はその収斂作用によつて、
物体面からの発散光束の射出角を小さくし、第２
レンズ群G₂の物体側レンズ面への入射角を小さ
くすることによつて球面収差の補正に寄与してい
る。第１レンズ群G₁を構成するレンズ枚数を増
すことによつて、対物レンズの開口数、画角及び
作動距離を大きくすることが可能である。こし
て、第２レンズ群G₂及び第３レンズ群G₃に対し
て上記の条件(1)を与えることによつて、両群の合
成中心厚を大きくして第３レンズ群G₃の物体側
に強い曲率の凹面を設けることとし、さらに条件
(2)を課することによつて第３レンズ群G₃中の接
合面に発散作用を持たせて像面弯曲を補正を良好
におこなつている。 条件(3)は第２レンズ群G₂についての色収差を
補正するためのものであり、第２レンズ群G₂の
接合メニスカスレンズ成分を形成する正レンズと
負レンズとのアツベ数の大小の程度は、第１レン
ズ群G₁の残存色収差及び第３レンズ群G₃、第４
レンズ群G₄の色収差の程度によつて決定される。
そして、一般に第３レンズ群G₃は第２レンズ群
G₂よりも有効径が大きくなるため、第２レンズ
群G₂よりも色収差の補正を強くすることがてき
(4)式の如き条件によつて、全系の色収差を良好に
補正することが可能となる。 また、正屈折力を有する第４レンズ群G₄中の
正レンズに、(5)式の如き条件を与えることによつ
て、倍率の色収差を良好に補正することができ
る。この条件は軸上色収差及び球面収差の色収差
すなわち軸対象の色収差については逆補正となる
ため、次の貼合わせ正レンズ成分によつて再度補
正する必要がある。第４レンズ群G₄において、
倍率色収差と軸上色収差とを共に補正するために
は、上記条件(5)を満足する正レンズの屈折力を強
くし、次の貼合せ正レンズ成分を形成する正レン
ズの屈折力を弱くして接合面に十分な色収差の補
正作用を持たせることが必要である。 さらに、上記条件(5)を満たす第４レンズ群G₄
中の正レンズとして、２次分散率が正レンズ向き
の特殊硝材を使用すれば、極めて色収差補正の良
好なアポクロマート級の対物レンズとすることが
可能である。 上記条件(1)を満たすことが出来ない場合には、
ペツツバール和が大きくなり、像面弯曲も大きく
なつて像面の平坦性が悪化してしまう。また、条
件(2)から外れる場合には、第３レンズ群G₃の接
合面の屈折力が弱くなり、球面収差などを補正す
るのに不利となる。そして、条件(3)及び(4)を満た
さない場合には、色収差の補正が困難となり、条
件(5)を外れる場合には、倍率の色収差の悪化を招
き、アポクロマート級の対物レンズとすることは
困難となつてしまう。 （実施例） 以下に本発明による実施例について説明する。
第１図に示した第１実施例は、倍率４倍でN.A.
＝0.2の低倍率対物レンズである。図示の如く、
第１レンズ群G₁は単一の正レンズ成分L₁₁からな
り、第２レンズ群G₂は両凸正レンズL₂₁と両凹負
レンズL₂₂との接合からなり物対側に凸面を向け
たメニスカスレンズ成分で構成されている。第３
レンズ群G₃は物体側に凹面を向けた負レンズL₃₁
と正レンズL₃₂との接合からなり物体側に凹面を
向けたメニスカスレンズ成分で構成されている。
そして、第４レンズ群G₄は像側により曲率の強
い面を向けた正レンズ成分L₄₁と貼合せの正レン
ズ成分L₄₂とから構成されている。 本発明による第２実施例も上記第１実施例とほ
ぼ同様の構成からなつており、同様の仕様を持つ
ものである。従つて、レンズ構成図は省略した。 以下の表１及び表２に、上記第１実施例及び第
２実施例の諸元を示す。表中、左端の数字は物体
側からの順序を表し、屈折率及びアツベ数はｄ線
（λ＝587.6nm）対する値である。また、W.D.は
作動距離であり、d_pは物体面と対物レンズの第１
面頂点との距離、Bfは最終レンズ面頂点から像
面までの距離である。

【表】

【表】

【表】 上記第１実施例及び第２実施例についての諸収
差図をそれぞれ、第２図及び第３図に示す。各球
面収差図中には、色収差の様子を示すために、ｄ
線の基準光線に加えて、Ｃ線（λ＝656.3nm）、
Ｆ線（λ＝486.1nm）及びｇ線（λ＝435.8nm）
の様子も併記した。 第４図に示す本発明による第３実施例は、倍率
10倍、N.A.＝0.45を有するプランアポクロマート
対物レンズである。図示のとおり、第１レンズ群
G₁が物体側から順に、物体側に凹面を向けたメ
ニスカスレンズ成分L₁₁と物体側により曲率の強
い面を向けた単一の正レンズ成分L₁₂とで構成さ
れている。このような第１レンズ群G₁の構成に
より、像面弯曲と球面収差を補正し、倍率の色収
差は主に第４レンズ群G₄とのバランスによつて
補正している。第２レンズ群G₂は、物体側から
順に両凸正レンズL₂₁と両凹負レンズL₂₂との接合
で形成され物体側に凸面を向けたメニスカスレン
ズ成分で構成され、第３レンズ群G₃は物体側か
ら順に両凹負レンズL₃₁と両凸正レンズL₃₂との接
合から形成され物体側に凹面を向けたメニスカス
レンズ成分で構成されている。そして、第４レン
ズ群G₄は物体側から順に、像側により曲率の強
い面を向けた単一の正レンズ成分L₄₁と、物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側によ
り曲率の強い面を向けた両凸正レンズとの接合で
形成された貼合せ正レンズ成分L₄₂とで構成され
ている。 また、第６図に示す本発明による第４実施例
も、倍率10倍、N.A.＝0.45を有している。レンズ
構成は上記第３実施例とほぼ同様であるが、第１
レンズ群G₁中の最も物体側のメニスカスレンズ
成分L₁₁が両凹負レンズと両凸正レンズとの接合
で構成されている点がやや異なる。このような構
成によつて、色収差特に倍率の色収差の補正が有
利になり、球面収差の補正もより良好になされ得
る。 以下の表３及び表４に、上記第３実施例及び第
４実施例の諸元をそれぞれ、第１実施例と同様に
示す。尚、上記第３及び第４実施例は、ともに物
体面上に厚さ0.17mm、屈折率1.52216、アツベ数
58.8のカバーガラスが配置されるものとして設計
されたものである。

【表】

【表】

【表】 上記第３実施例及び第４実施例についての諸収
差図を、それぞれ第５図及び第７図に示す。 各諸収差図から、本発明によるいずれの実施例
も、低倍率であることによつて広い視野を有しつ
つ、また大きな作動距離を持ちながらも、視野全
体にわたつて平な像画を有し、色収差を含めて極
めて良好に補正されていることが分かる。なお、
各実施例のレンズデータから理解されるように、
上記第１実施例〜第４実施例のシヨルダーハイツ
ｌは、それぞれ45.44（＝D₁₂／0.45），45.59（＝
D₁₂／0.49），45.13（＝D₁₂／0.38），45.11（＝D₁₂／
0.45）である。 （発明の効果） 以上の如く、本発明によれば従来よりも極めて
大きな作動距離と高い解像力を有し、しかも広視
野にわたつて像面が平坦なアポクロマートないし
はセミアポクロマート級の中・低倍率用の対物レ
ンズが達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例のレンズ構成
図、第２、第３図は本発明による第１及び第２実
施例の諸収差図、第４図は第３実施例のレンズ構
成図、第５図は第３実施例の諸収差図、第６図は
第４実施例のレンズ構成図、第７図は第４実施例
の諸収差図である。 主要部分の符号の説明、G₁…第１レンズ群、
G₂…第２レンズ群、G₃…第３レンズ群、G₄…第
４レンズ群、Ｏ…物体面、Ｓ…対物レンズの胴付
け面、ｌ…シヨルダーハイツ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物体側より順に、少なくとも１個のレンズで
   構成された正屈折力の第１レンズ群G₁、正レン
   ズと負レンズとの接合からなり物体側に凸面を向
   けた接合メニスカスレンズ成分の第２レンズ群
   G₂、負レンズと正レンズとの接合からなり物体
   側に凹面を向けた接合メニスカスレンズ成分から
   なる第３レンズ群G₃、単一の正レンズ、及び負
   レンズと正レンズとの２枚のレンズの接合よりな
   る貼合せ正レンズ成分を有する正屈折力の第４レ
   ンズ群G₄を有し、物体面Ｏから対物レンズの胴
   付け面Ｓまでの距離をｌ、前記第２レンズ群G₂
   の物体側レンズ面頂点から第３レンズ群G₃の像
   側レンズ面頂点までの距離をD₁₂とし、前記第２
   レンズ群G₂中の接合レンズを形成する正レンズ
   及び負レンズのアツベ数をそれぞれν_2P，ν_2N、前
   記第３レンズ群G₃中の接合レンズを形成する正
   レンズ及び負レンズのアツベ数をそれぞれν_3P，
   ν_3N、屈折率をそれぞれN_3P，N_3N、前記第４レン
   ズ群G₄中の単一の正レンズのアツベ数をν_4Pとす
   るとき、 0.3l＜D₁₂＜0.6l (1) N_3N＞N_3P (2) ν_2P＞ν_2N (3) ν_3N＜50＜ν_3P (4) ν_4P＜35.8 (5) の各条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物
   レンズ。