JPH09138351A - 低倍率顕微鏡対物レンズ - Google Patents

低倍率顕微鏡対物レンズ

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JPH09138351A
JPH09138351A JP7321159A JP32115995A JPH09138351A JP H09138351 A JPH09138351 A JP H09138351A JP 7321159 A JP7321159 A JP 7321159A JP 32115995 A JP32115995 A JP 32115995A JP H09138351 A JPH09138351 A JP H09138351A
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勝也 渡邊
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    • G02B21/02Objectives

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Abstract

(57)【要約】 【課題】アポクロマート級の低倍率顕微鏡対物レンズを
提供する。 【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を有する第1
レンズ群G1と、像側に凹面を向けた負のメニスカスレ
ンズを含み、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、
少なくとも1つの接合面を有し、全体として負の屈折力
を有する第3レンズ群G3と、像側に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズと、負レンズと正レンズとの接合よりな
る正接合レンズとを含み、正の屈折力を有する第4レン
ズ群G4とを備え、第1レンズ群G1の焦点距離をf1
し、第1レンズ群G1の最も像側の面から第2レンズ群
2の最も物体側の面までの距離をD1としたとき、1.
2<f1/D1<2.3、その他の条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低倍率のアポクロ
マート級顕微鏡対物レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、倍率が2倍程度以下の極低倍
の対物レンズに関する発明は、中倍率から高倍率にかけ
てのそれに比較すると圧倒的に少なく、その代表的なも
のとして、例えば、特公昭57−52568号公報や特
開昭58−192012号公報に開示されたものなどが
知られているにすぎなかった。特公昭57−52568
号公報において示された対物レンズは、倍率が2倍で開
口数(N.A.)が0.08と比較的明るいレンズでは
あるが、視野周辺部の結像性能が像高9mmまでしか保
証されておらず、超広視野での観察が一般的になった今
日のような状況では、ユーザーのニーズに対して必ずし
も十分なものではなかった。また、特開昭58−192
012号公報に掲げられた対物レンズは、像高13mm
と視野については十分な結像性能が確保されているもの
の、倍率が2.5倍で開口数が0.07とやや小さく、
解像性能という観点では若干不満の残るものであった。
その上、これらのレンズは双方ともにアクロマート級で
あり、焦点距離の長い低倍率の顕微鏡対物レンズにおい
て2次スペクトルの十分に補正されたアポクロマート級
のものは、ほとんど存在しなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、極低倍の
対物レンズでは広範囲にわたる像の平坦性の確保と大口
径化とを両立させることは大変困難であり、まして、そ
れをアポクロマート級レンズで実現させることは、大き
な課題であった。本発明は、これらの問題を解決すべく
なされたものであり、非常に大口径でありながら、像の
中心から周辺に至るまで優れた結像性能を得ることので
きるアポクロマート級の低倍率顕微鏡対物レンズを提供
することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明では、物体側から順に、正の屈折力を有す
る第1レンズ群G1と、像側に凹面を向けた負のメニス
カスレンズを含み、負の屈折力を有する第2レンズ群G
2と、少なくとも1つの接合面を有し、全体として負の
屈折力を有する第3レンズ群G3と、像側に凸面を向け
た正メニスカスレンズと、負レンズと正レンズとの接合
よりなる正接合レンズとを含み、正の屈折力を有する第
4レンズ群G4とを備え、以下の各条件式を満足するこ
とを特徴とした低倍率顕微鏡対物レンズを提供する。 (1)1.2<f1/D1<2.3 (2)0.4<|r2i/f2|<0.6 (3)0.2<|ri/f|<0.3 (4)1.2<|f4n/f4p|<2.6 (5)θ4p−θ4n<0.005
【0005】但し、f1:第1レンズ群G1の焦点距離 D1:第1レンズ群G1の最も像側の面から第2レンズ群
2の最も物体側の面までの距離 r2i:第2レンズ群G2の最も像側の面の曲率半径 f2:第2レンズ群G2の焦点距離 ri:対物レンズ全体で最も像側の面の焦点距離 f:対物レンズ全系の焦点距離 f4n:第4レンズ群G4の正接合レンズの負レンズの焦
点距離 f4p:第4レンズ群G4の正接合レンズの正レンズの焦
点距離 θ4n:第4レンズ群G4の正接合レンズの負レンズの部
分分散比 θ4p:第4レンズ群G4の正接合レンズの正レンズの部
分分散比 θ=(nd−nC)/(nF−nC) nd、nF、nC:d線、F線、C線に対する屈折率 である。
【0006】一般的に、複数の対物レンズを備え、レボ
ルバーを回転させて変倍を行う顕微鏡においては、異な
る倍率の対物レンズに切り替えた際に再度焦点調節をす
る必要がないように、物体面から対物レンズの胴付面ま
での距離(同焦点距離)が定められている。これが、物
体面からレンズの最終面までの距離的な制約となり、焦
点距離が長くならざるを得ない低倍率の対物レンズで
は、設計上の足かせとなっている。
【0007】この距離的な制約を解決するために、レン
ズ系の中に屈折力の大きな負レンズ群とそれに間隔を隔
てた正レンズ群を配し、いわゆる一種のレトロフォーカ
スレンズのような構成をとって、主点の位置を後方(像
側方向)に移行させている。また、その一方で、平行光
束である照明光をケラレることなく像面に導くには、物
体側をテレセントリック(入射瞳無限遠)にしなければ
ならず、それを実現するためには前述の負レンズ群の前
方に正レンズが必要となるのは明らかである。
【0008】条件式(1)は、この正の屈折力を有する
第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群を適切
に配置するための条件である。条件式(1)の上限値を
上回ると、物体側におけるテレセントリック性が崩れ、
視野周辺部に十分な光量を導くことができず、それを第
2レンズ群の負の屈折力を弱めて補正しようとすると、
レンズの全長が長くなり、距離的制限内に納めることが
不可能となる。また、下限値を下回っても同様に周辺光
量の低下を招くが、さらに入射光の主光線の高さの最も
高い第1レンズ群の屈折力が強くなりすぎて像面湾曲が
悪化し、他のレンズで補正するのが困難になる。
【0009】このようにして、照明光がケラレることな
く像面まで導くことのできる基本的な配置は決定された
が、レンズ系に対して各光線の経路が非対称となる構成
のため、それによって発生する諸収差を如何に補正する
かということが次の大きな問題となる。特に第2レンズ
群の大きな負の屈折力のために、主光線の下側を通る光
線が大きく曲げられるために非対称なコマ収差を生じや
すい。そこで、その形状は像側に凹面を向けたメニスカ
スレンズとし、非対称なコマ収差の発生をできるだけ抑
え、凹面の曲率半径に関しては条件式(2)によって規
定することとした。条件式(2)の下限を下回ると、先
に述べたように下側のコマ収差が負となり、特に最大画
角ではその傾向が顕著で補正不可能となる。このように
第2レンズ群は主に軸外光線に対して重きを置いている
ため、球面収差については補正過剰気味となっており、
それを第3レンズ群の凸面によって球面収差を発生させ
てバランスを保っている。したがって逆に条件式(2)
の上限を上回ると、球面収差が補正不足となり、また、
ペッツバール和も大きくなるため好ましくない。
【0010】条件式(3)は、主に球面収差を補正する
ための条件で、この条件式の範囲を超えると高次の球面
収差が発生し、それを他の群で補正すると球面収差の曲
がりが大きくなり、大口径化は困難になる。
【0011】条件式(4)と(5)は、第4レンズ群の
接合レンズのパワー配分と硝種を規定するもので、条件
式(4)の上限を上回ると、短波長の色の球面収差が正
方向に大きく発生し、逆に下回ると、特に主光線の上を
通る光線で、色のコマ収差が悪化する。また条件式
(5)は、軸上色収差の2次スペクトルに関するもの
で、この条件を外れるとアポクロマート級対物レンズと
して成立させるのは難しくなる。以上の諸条件を満足す
ることにより、大口径で色収差の良好に補正された低倍
率のアポクロマート級の対物レンズを得ることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
図1、図3及び図5は、それぞれ本発明の第1、第2及
び第3実施例にかかる対物レンズの構成を示す図であ
り、各実施例の対物レンズは、物体側から順に、正の屈
折力を有する第1レンズ群G1と、像側に凹面を向けた
負のメニスカスレンズを含み、負の屈折力を有する第2
レンズ群G2と、少なくとも1つの接合面を有し、全体
として負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、像側に
凸面を向けた正メニスカスレンズと、負レンズと正レン
ズとの接合よりなる正接合レンズとを含み、正の屈折力
を有する第4レンズ群G4とを備える構成となってい
る。このうち第2実施例は、第1実施例の第2レンズ群
2の接合レンズを、1枚のメニスカス単レンズに置き
換えたものである。また第3実施例は、さらに第2実施
例の第3レンズ群G3の3枚接合レンズを、2枚接合レ
ンズに置き換えて、コストの低減を図ったものである。
【0013】以下の表1、表2及び表3に、それぞれ第
1、第2及び第3実施例の諸元を記載する。[全体諸
元]中、fは対物レンズの焦点距離、N.A.は開口
数、βは倍率、W.D.は作動距離を表している。また
[レンズ諸元]中、第1カラムは物体側からのレンズ面
の番号、第2カラムrは各レンズ面の曲率半径、第3カ
ラムdは各レンズ面の間隔、第4カラムndはd線(5
87.6m)に対する屈折率、第5カラムνdはd線に
対するアッベ数、第6カラムはレンズ群番号を示してい
る。また以下の表4に、各実施例について、前記各条件
式におけるパラメータの値を示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】図2、図4及び図6は、それぞれ第1、第
2及び第3実施例の諸収差図であって、各収差図におい
て、Dはd線(587.6nm)を、CはC線(65
6.3nm)を、FはF線(486.1nm)を、Gは
g線(435.8nm)をそれぞれ示している。また非
点収差図において実線はサジタル像面を示し、破線はメ
リディオナル像面を示している。各収差図より、各実施
例とも優れた結像性能を有していることが分かる。また
第2実施例にかかる図4より、第2レンズ群G2を1枚
に置き換えても良好に収差が補正されていることがわか
る。同様に第3実施例にかかる図6より、第3レンズ群
3の接合レンズとして2枚接合レンズを用いても、十
分実用に耐え得ることがわかる。
【0019】なお、各実施例における顕微鏡対物レンズ
は、無限遠系補正型のものとなっているため、対物レン
ズ単独では結像し得ない。したがって実際には、図7及
び以下の表5に諸元を示す第2対物レンズ(結像レン
ズ)を配置した状態で使用することを前提に設計がなさ
れており、図2、図4及び図6に掲げた各実施例の収差
曲線は、この第2対物レンズ(結像レンズ)を用いて結
像させたときのものである。
【0020】
【表5】
【0021】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明により開
口数が0.1と非常に大口径でありながら視野周辺に至
るまで優れた結像性能を有する低倍率のアポクロマート
級対物レンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる対物レンズの構成
を示す図である。
【図2】第1実施例の諸収差図である。
【図3】本発明の第2実施例にかかる対物レンズの構成
を示す図である。
【図4】第2実施例の諸収差図である。
【図5】本発明の第3実施例にかかる対物レンズの構成
を示す図である。
【図6】第3実施例の諸収差図である。
【図7】本発明の対物レンズとともに用いられる第2対
物レンズ(結像レンズ)の構成を示す図である。
【符号の説明】
1…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 L…結像レンズ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側から順に、正の屈折力を有する第1
    レンズ群G1と、像側に凹面を向けた負のメニスカスレ
    ンズを含み、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、
    少なくとも1つの接合面を有し、全体として負の屈折力
    を有する第3レンズ群G3と、像側に凸面を向けた正メ
    ニスカスレンズと、負レンズと正レンズとの接合よりな
    る正接合レンズとを含み、正の屈折力を有する第4レン
    ズ群G4とを備え、以下の各条件式を満足することを特
    徴とした低倍率顕微鏡対物レンズ。 (1)1.2<f1/D1<2.3 (2)0.4<|r2i/f2|<0.6 (3)0.2<|ri/f|<0.3 (4)1.2<|f4n/f4p|<2.6 (5)θ4p−θ4n<0.005 但し、f1:前記第1レンズ群G1の焦点距離 D1:前記第1レンズ群G1の最も像側の面から第2レン
    ズ群G2の最も物体側の面までの距離 r2i:前記第2レンズ群G2の最も像側の面の曲率半径 f2:前記第2レンズ群G2の焦点距離 ri:対物レンズ全体で最も像側の面の焦点距離 f:対物レンズ全系の焦点距離 f4n:第4レンズ群G4の正接合レンズの前記負レンズ
    の焦点距離 f4p:第4レンズ群G4の正接合レンズの前記正レンズ
    の焦点距離 θ4n:第4レンズ群G4の正接合レンズの前記負レンズ
    の部分分散比 θ4p:第4レンズ群G4の正接合レンズの前記正レンズ
    の部分分散比 θ=(nd−nC)/(nF−nC) nd、nF、nC:d線、F線、C線に対する屈折率 である。
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