CN110612468B

CN110612468B - 物镜、光学系统及显微镜

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Publication number: CN110612468B
Application number: CN201880030831.XA
Authority: CN
Inventors: 渡边胜也; 野中杏菜
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2038-05-09
Also published as: JP7290190B2; EP3623859A1; EP3623859A4; CN110612468A; JP2022113905A; US20200033577A1; US20230408804A1; JP7099454B2; US11782253B2; JPWO2018207833A1; WO2018207833A1

Abstract

物镜(OL)具有从物体侧依次排列的正透镜(L11)、与正透镜(L11)接合并使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜(L12)和使凹面朝向物体侧的正凹凸透镜(L13)，其满足以下条件式：2.03≤n1m≤2.30且20≤ν1m，其中，n1m表示负凹凸透镜(L12)的相对于d线的折射率，ν1m表示负凹凸透镜(L12)的阿贝数。

Description

物镜、光学系统及显微镜

技术领域

本发明涉及物镜、光学系统及显微镜。

背景技术

作为生物领域的光学显微镜用途，除了使用甲醛等对以往的细胞或组织切片等实施了化学处理的所谓固定标本观察以外，近年来对捕捉存活状态的细胞的形态或举动的变化的生物体样本的观察的重要性也提高。在生物体样本的观察中，希望宽视野、高数值孔径和足够长的动作距离，提出了满足这些需求的液浸显微镜物镜(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-271693号公报

发明内容

第1方案的物镜具有从物体侧依次排列的正透镜、与所述正透镜接合并使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜和使凹面朝向物体侧的正凹凸透镜，所述物镜满足以下条件式：

2.03≤n1m≤2.30

20≤ν1m

其中，

n1m表示所述负凹凸透镜的相对于d线的折射率，

ν1m表示所述负凹凸透镜的阿贝数。

第2方案的光学系统包括第1方案的物镜和成像透镜。

第3方案的显微镜具有第1方案的物镜。

附图说明

图1是示出第1实施例的液浸显微镜物镜的构成的剖视图。

图2是第1实施例的液浸显微镜物镜的各像差图。

图3是示出第2实施例的液浸显微镜物镜的构成的剖视图。

图4是第2实施例的液浸显微镜物镜的各像差图。

图5是示出第3实施例的液浸显微镜物镜的构成的剖视图。

图6是第3实施例的液浸显微镜物镜的各像差图。

图7是示出第4实施例的液浸显微镜物镜的构成的剖视图。

图8是第4实施例的液浸显微镜物镜的各像差图。

图9是示出成像透镜的构成的剖视图。

图10是具有液浸显微镜物镜的显微镜的要部概略图。

具体实施方式

以下参照附图对本实施方式的液浸显微镜物镜、显微镜进行说明。在本实施方式中，说明维持较高的数值孔径、具有宽视野和充分的动作距离且到视野的周边部为止能够获得良好光学性能的液浸显微镜物镜。

作为本实施方式的液浸显微镜物镜OL的一例，图1所示的液浸显微镜物镜OL(1)构成为具有从物体侧依次排列的平凸形状或物体侧的曲率(接近平面的程度)小的正透镜L11、与正透镜L11接合并使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L12和使凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L13。本实施方式的液浸显微镜物镜OL可以是图3所示的液浸显微镜物镜OL(2)，也可以是图5所示的液浸显微镜物镜OL(3)或者是图7所示的液浸显微镜物镜OL(4)。此外，图3、图5及图7所示的液浸显微镜物镜OL(2)～OL(4)的各透镜与图1所示的液浸显微镜物镜OL(1)同样地构成。

通常，在干式的高NA物镜中，最靠近物体侧的透镜大多由使较小曲率半径的凹面朝向物体侧的凹凸形状的单透镜构成。由此，使从物体面扩散的大角度的光束射入至最靠近物体侧的透镜时的射入角减小，抑制球面像差等像差的产生。另外，通过最靠近物体侧的透镜的凹面使佩兹伐和减少而有助于像面弯曲的校正。

另一方面，在液浸类物镜中，为了易于进行顶端部的清洁，另外为了防止气泡混入浸液，大多使最靠近物体侧的透镜面由平面或平缓的曲面构成。若仅使最靠近物体侧的透镜的形状为大致平凸形状，则使佩兹伐和减少的负屈光力的要素消失。对此，考虑将具有相对较低的折射率的大致平凸形状的正透镜与具有相对较高的折射率的负凹凸透镜接合以在其接合面确保负屈光力的方法。由此能够对像面弯曲进行校正。如本实施方式所示，若要使视野增大并使动作距离增长，则最靠近物体侧的正透镜的有效直径变大，因此很难充分减小接合面的曲率半径。透镜面屈光力由透镜面的前后折射率差和透镜面的曲率半径决定。若使正透镜与负凹凸透镜的折射率差增大，则能够抵消接合面的曲率半径增大的量。以往的玻璃的折射率最高也就2.0左右，因此使正透镜与负凹凸透镜的折射率差增大也有限度。

通过被称为悬浮熔炼法的新的玻璃制法，即使是此前很难玻璃化的不稳定的组成也能够实现玻璃化。由此，正在发展为能够制造高折射率且分散较小、即使是短波长透射率也很高的玻璃。若将这样的高折射率的玻璃用于负凹凸透镜，则正透镜与负凹凸透镜的折射率差变大，能够抵消接合面的曲率半径增大的量，因此能够减少佩兹伐和。

在本实施方式的液浸显微镜物镜OL中，从物体射出的发散光束透射正透镜L11和负凹凸透镜L12而在正凹凸透镜L13中向收敛侧弯曲。正凹凸透镜L13为了抑制光束发散而具有较大屈光力，因此优选使凹面朝向物体侧的凹凸形状，以免产生很大像差。

在上述构成中，本实施方式的液浸显微镜物镜OL满足以下条件式(1)～(2)。

2.03≤n1m≤2.30…(1)

20≤ν1m…(2)

其中，

n1m：负凹凸透镜L12相对于d线的折射率，

ν1m：负凹凸透镜L12的阿贝数。

条件式(1)是用于规定负凹凸透镜L12使用的硝基材料的适当的折射率的条件式。若条件式(1)的相应值低于下限值，则在物体侧的透镜面与浸液接触的正透镜L11与负凹凸透镜L12接合的接合面处无法获得充分的负屈光力。其结果为，无法充分减少佩兹伐和而导致像面的平坦性下降，因此不优选。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(1)的下限值设为2.05。

若条件式(1)的相应值超过上限值，则负凹凸透镜L12中的像侧的透镜面的正屈光力过强，抵消正透镜L11与负凹凸透镜L12接合的接合面的负屈光力。其结果为，使佩兹伐和减少的效果变弱，像面的平坦性下降，因此不优选。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(1)的上限值设为2.20。

条件式(2)是用于规定负凹凸透镜L12使用的硝基材料的适当的阿贝数的条件式。若条件式(2)的相应值低于下限值，则分散过大，基于像面弯曲或彗形像差的颜色的差异变大。因此，很难通过负凹凸透镜L12以后的透镜对像面弯曲或彗形像差进行校正。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(2)的下限值设为25。

本实施方式的液浸显微镜物镜OL也可以取代上述条件式(2)而满足以下条件式(2A)。

20≤ν1m≤40…(2A)

条件式(2A)也是用于规定负凹凸透镜L12使用的硝基材料的适当的阿贝数的条件式。若条件式(2A)的相应值低于下限值，则分散过大，基于像面弯曲或彗形像差的颜色的差异变大。因此，很难通过负凹凸透镜L12以后的透镜对像面弯曲或彗形像差进行校正。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(2A)的下限值设为25。

若条件式(2A)的相应值超过上限值，则作为负凹凸透镜L12的硝基材料很难玻璃化，难以确保稳定的品质。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(2A)的上限值设为35。

本实施方式的液浸显微镜物镜OL也可以满足以下条件式(3)。

1.40≤n1p≤1.60…(3)

其中，n1p：正透镜L11相对于d线的折射率。

条件式(3)是用于规定正透镜L11使用的硝基材料的适当的折射率的条件式。若条件式(3)的相应值超过上限值，则在正透镜L11与负凹凸透镜L12接合的接合面处无法获得充分的负屈光力。其结果为，无法充分减少佩兹伐和，导致像面的平坦性下降，因此不优选。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(3)的上限值设为1.55，更优选设为1.52。

若条件式(3)的相应值低于下限值，则与浸液的折射率差变大，受到与浸液间的界面处的折射的影响，容易产生高阶球面像差或彗形像差。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(3)的下限值设为1.45。

本实施方式的液浸显微镜物镜OL也可以满足以下条件式(4)～(5)。

0.3＜(d0+d1p)/(-r1c)＜1.8…(4)

0.8＜(-r1m)/d1m＜1.7…(5)

其中，

d0：从物体到正透镜L11的物体侧的透镜面的光轴上的距离，

d1p：正透镜L11的光轴上的厚度，

d1m：负凹凸透镜L12的光轴上的厚度，

r1c：以向物体侧鼓凸的情况为正时的正透镜L11与负凹凸透镜L12接合的接合面的曲率半径，

r1m：以向物体侧鼓凸的情况为正时的负凹凸透镜L12的像侧的透镜面的曲率半径。

条件式(4)是用于规定正透镜L11与负凹凸透镜L12接合的接合面的曲率半径与从物体到该接合面的距离的适当比率的条件式。若条件式(4)的相应值超过上限值，则正透镜L11与负凹凸透镜L12接合的接合面的曲率半径过小，变得满足不了宽视野下的轴外光束的有效直径，而形成视野周边的阴影。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(4)的上限值设为1.3。

若条件式(4)的相应值低于下限值，则正透镜L11与负凹凸透镜L12接合的接合面的曲率半径过大，无法充分减少佩兹伐和，导致对像面弯曲或像散的校正变得困难。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(4)的下限值设为0.4。

条件式(5)是用于规定负凹凸透镜L12的像侧的透镜面的曲率半径与负凹凸透镜L12的光轴上的厚度的适当比率的条件式。若条件式(5)的相应值超过上限值，则负凹凸透镜L12的像侧的透镜面的曲率半径变大，来自物体的光束过度扩散。若要抑制光束的扩散，需要减小正凹凸透镜L13的各透镜面的曲率半径，正凹凸透镜L13的制作变得困难。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(5)的上限值设为1.5。

若条件式(5)的相应值低于下限值，则负凹凸透镜L12的像侧的透镜面的曲率半径过小，彗形像差的校正特别是高阶成分的校正变得困难，很难扩大视野。为了可靠地实现本实施方式的效果，优选地，也可以将条件式(5)的下限值设为0.9。

本实施方式的液浸显微镜物镜OL也可以满足以下条件式(6)～(7)。

4.0＜NA×f＜15.0…(6)

0.03＜d0/f＜0.20…(7)

其中，

f：液浸显微镜物镜OL的焦点距离，

NA：液浸显微镜物镜OL的物体侧数值孔径，

d0：从物体到正透镜L11的物体侧的透镜面的光轴上的距离。

条件式(6)是关于利用显微镜能够观察的视野与像的明亮度的条件式。若条件式(6)的相应值低于下限值，则液浸显微镜物镜的倍率必然变高，能够观察的视野变窄。为了可靠地实现本实施方式的效果，也可以将条件式(6)的下限值优选设为5.0，更优选设为6.0。

若条件式(6)的相应值超过上限值，则能够获得更宽视野且明亮的像，但液浸显微镜物镜变大，很难维持与其他液浸物镜相同的焦点距离。为了可靠地实现本实施方式的效果，也可以将条件式(6)的上限值优选设为12.0，更优选设为10.0。

条件式(7)是用于规定适当的动作距离的条件式。若条件式(7)的相应值低于下限值，则无法获得用于观察具有厚度的样本内部的充分的动作距离。为了可靠地实现本实施方式的效果，也可以将条件式(7)的下限值优选设为0.05，更加优选设为0.06。

若条件式(7)的相应值超过上限值，则在将液浸显微镜物镜用于倒立显微镜等的情况下，特别是在使载台大幅度移动时很难保持浸液，使用便利性下降。为了可靠地实现本实施方式的效果，也可以将条件式(7)的上限值优选设为0.15，更加优选设为0.13。

本实施方式的液浸显微镜物镜OL也可以由从物体侧依次排列的具有正屈光力的第1透镜组G1、具有正屈光力的第2透镜组G2和具有负屈光力的第3透镜组G3构成。第1透镜组G1由从物体侧依次排列的前述的正透镜L11、前述的负凹凸透镜L12和前述的正凹凸透镜L13构成。

第2透镜组G2具有在对仍处于发散状态的来自第1透镜组G1的光束进行像差校正的同时逐渐转换为收敛光束的作用。第2透镜组G2构成为具有至少两组接合透镜。在第1透镜组G1中，由于处于仍存在球面像差、色差等各种像差的状态，因此主要通过第2透镜组G2以后的接合透镜对这些像差进行校正。

此外，关于色差，不仅要利用两个波长进行色差校正，而且还必须尽可能抑制二阶光谱的发生。因此，希望构成第2透镜组G2的接合透镜的正透镜和负透镜一起由具有异常分散性的硝基材料构成。但是，具有异常分散性的负透镜的硝基材料大多不存在分散大的材料。因此，第2透镜组G2为了进行一阶色差校正也需要多个接合透镜。另外，作为第2透镜组G2的接合透镜，不限于两片接合的接合透镜，使用三片接合的接合透镜也是有效的。

第3透镜组G3具有将来自第2透镜组G2的收敛光束转换为平行光束并向后述的成像透镜引导的作用。第3透镜组G3构成为像侧的透镜面将凹面朝向像侧的第1对置负透镜L34和与第1对置负透镜L34的像侧相对配置且物体侧的透镜面使凹面朝向物体侧的第2对置负透镜L35。在第3透镜组G3中，通过配置使屈光力较强的凹面相对置的所谓高斯型透镜(第1对置负透镜L34和第2对置负透镜L35)而能够补充第1透镜组G1使佩兹伐和减少。

在本实施方式的液浸显微镜物镜OL中，第3透镜组G3具有与第2对置负透镜L35的像侧接合且使像侧的透镜面的凹面朝向物体侧的第2对置正透镜L36，也可以满足以下条件式(8)～(9)。

1.70≤n3p≤2.00…(8)

25≤ν3p≤45…(9)

其中，

n3p：第2对置正透镜L36的相对于d线的折射率，

ν3p：第2对置正透镜L36的阿贝数。

条件式(8)是用于规定第3透镜组G3的最靠近像侧配置的第2对置正透镜L36使用的硝基材料的适当的折射率的条件式。在条件式(8)的相应值低于下限值的条件下，为了维持相同的屈光力，需要减小第2对置正透镜L36的曲率半径。其结果为，容易产生彗形像差，且很难利用第1对置负透镜L34及第2对置负透镜L35使佩兹伐和减少。为了可靠地实现本实施方式的效果，也可以将条件式(8)的下限值优选设为1.80。

若条件式(8)的相应值超过上限值，则短波长侧的光的透射率降低而不优选。为了可靠地实现本实施方式的效果，也可以将条件式(8)的上限值优选设为1.96，更加优选设为1.92。

条件式(9)是用于规定第2对置正透镜L36使用的硝基材料的适当的阿贝数的条件式。若条件式(9)的相应值超过上限值，则很难对倍率色差进行校正。为了可靠地实现本实施方式的效果，也可以将条件式(9)的上限值优选设为40。

若条件式(9)的相应值低于下限值，则很难抑制倍率色差的二阶光谱。为了可靠地实现本实施方式的效果，也可以将条件式(9)的下限值优选设为30。

在本实施方式的液浸显微镜物镜OL中，也可以是，第3透镜组G3由从物体侧依次排列的第1接合透镜、第2接合透镜和第3接合透镜构成，第2接合透镜由第1对置负透镜L34和与第1对置负透镜L34的物体侧接合的第1对置正透镜L33构成，第3接合透镜由第2对置负透镜L35和与第2对置负透镜L35的像侧接合的第2对置正透镜L36构成。在第3透镜组G3中，在通过前后的第1对置正透镜L33和第2对置正透镜L36使光束收敛的部位配置使屈光力较强的凹面相对置的第1对置负透镜L34和第2对置负透镜L35，从而能够补充第1透镜组G1而使佩兹伐和减少。

在本实施方式的液浸显微镜物镜OL中，也可以使第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔对应于盖玻片C的厚度而变化。通过第2透镜组G2收敛后的光束在第2透镜组G2与第3透镜组G3的空气间隔中，光束的高低差变得比较大。通过使第2透镜组G2与第3透镜组G3的空气间隔变化，能够作为所谓校正环发挥作用，对对应于盖玻片C的厚度而变化的球面像差进行校正。此外，如前所述，在第3透镜组G3中，也可以在包含第1对置负透镜L34及第2对置负透镜L35的接合透镜(第2接合透镜及第3接合透镜)与第2透镜组G2之间配置第1接合透镜。由此，向第3透镜组G3射入的光线的射入高度不会变得过低，能够在使第2透镜组G2与第3透镜组G3的空气间隔变化时良好地校正球面像差。

在本实施方式的液浸显微镜物镜OL中，负凹凸透镜L12的硝基材料(以下为了便于说明称为透镜L12用玻璃)使用作为阳离子成分含有B³⁺、La³⁺及任意Nb⁵⁺的光学玻璃。例如，本实施方式的透镜L12用玻璃按照相对于玻璃含有的阳离子成分整体的比例(阳离子％表示)以10cat％以上50cat％以下的比例含有B³⁺。透镜L12用玻璃按照相对于玻璃含有的阳离子成分整体的比例以0cat％以上40cat％以下的比例含有Nb⁵⁺。透镜L12用玻璃在含有Nb⁵⁺的情况下，按照相对于玻璃含有的阳离子成分整体的比例，以40cat％以上65cat％以下的比例含有作为稀土类离子的La³⁺，优选50cat％以上65cat％以下的比例，更加优选54cat％以上65cat％以下的比例。另一方面，透镜L12用玻璃在不含有Nb⁵⁺的情况下，以40cat％以上63cat％以下的比例含有La³⁺，优选50cat％以上63cat％以下的比例。透镜L12用玻璃按照相对于玻璃含有的阳离子成分整体的比例使B³⁺、La³⁺及Nb₅的合计比例为80cat％以上100cat％以下。

此外，阳离子％(cat％)是以％表示B³⁺的个数、La³⁺的个数、Nb⁵⁺的个数等中的任一者的阳离子的个数相对于这些阳离子的个数的合计的比例的值。例如，作为阳离子成分仅含有B³⁺、La³⁺和Nb⁵⁺的情况下的La³⁺的阳离子％，为La³⁺的个数相对于B³⁺的个数、La³⁺的个数和Nb⁵⁺的个数的合计的比例。作为这样的光学玻璃的原料能够对应于玻璃的制作条件而从例如B₂O₃、La₂O₃、Nb₂O₅等含有上述阳离子成分的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等公知材料中选择。这样的光学玻璃能够通过悬浮熔炼法来制造(例如参照日本特开2014-196236号公报)。具体来说，能够由激光浮游炉向样本照射碳酸气体等激光而使样本溶解，并在通过从喷嘴喷出的悬浮气体的流体使其溶解物浮起后将其冷却固化来制造。悬浮气体只要能够使样本浮起即可，根据用途，除了以空气、氮气、氧气、氩气等为代表的非活性气体以外，能够从干燥空气等中适当选择使用。悬浮熔炼法也称为无容器凝固法，是一种不使用Pt合金(Pt或白金合金，例如使用Pt-Au、Pt-Au-Rh等)等容器，而在将材料加热溶解后使之冷却固化以获得玻璃的方法。此外，这样的光学玻璃不限于悬浮熔炼法，在无重力状态下也能够制作。

作为透镜L12用玻璃的具体例，例如在将B³⁺设为10cat％、将La³⁺设为60cat％、将Nb⁵⁺设为30cat％的情况下，通过上述的悬浮熔炼法能够获得n1m＝2.12040、ν1m＝26.12的透镜L12用玻璃。在将B³⁺设为20cat％、将La³⁺设为40cat％、将Nb⁵⁺设为40cat％的情况下，通过上述的悬浮熔炼法能够获得n1m＝2.17005、ν1m＝21.73的透镜L12用玻璃。在将B³⁺设为20cat％、将La³⁺设为60cat％、将Nb⁵⁺设为20cat％的情况下，通过上述的悬浮熔炼法，能够获得n1m＝2.05013、ν1m＝30.25的透镜L12用玻璃。如上所述，通过在上述的相对于玻璃含有的阳离子成分整体的比例的范围内适当调整B³⁺、La³⁺及Nb⁵⁺等的比例，能够获得后述的第1～第4实施例所例示的具有高折射率的透镜L12用玻璃。

本实施方式的显微镜构成为具有上述构成的液浸显微镜物镜OL。作为其具体例，基于图10说明具有本实施方式的液浸显微镜物镜OL的显微镜(液浸显微镜)。该显微镜100构成为，具有载台架101、安装在载台架101的基座部102上的载台111、安装在载台架101的臂部103的镜筒121和与镜筒121连结的摄像部131。在载台111上载置保持在载玻片B与盖玻片C(图10中省略附图标记)之间的未图示的观察物体(生物样本等)。在载台111的下侧安装构成透射照明装置116的聚光透镜117。此外，在载台架101的基座部102上，除了载台111以外还安装有上述的透射照明装置116和透射照明用光源118等。

在设置于镜筒121下方的转换器126上安装物镜122。在物镜122的顶端部与盖玻片C之间充满浸液。作为安装在镜筒121下方的物镜122而使用本实施方式的液浸显微镜物镜OL。在镜筒121上设有成像透镜123和棱镜124。作为设置于镜筒121的成像透镜123使用后述的成像透镜IL。此外，在镜筒121上安装有落射荧光装置127、落射荧光用光源128、目镜129等。在摄像部131上设有摄像元件132。

在这样的显微镜100中，来自观察物体的光透射盖玻片C及浸液、物镜122、成像透镜123及棱镜124而到达摄像元件132。通过成像透镜123使观察物体的像成像在摄像元件132的摄像面上，并由摄像元件132拍摄观察物体的像。通过摄像元件132摄像获取的观察物体的图像经由外部的计算机PC显示在监视器MT上。外部的计算机PC能够针对通过摄像元件132摄像获取的观察物体的图像数据进行多种图像处理。根据这样的构成，通过搭载上述实施方式的液浸显微镜物镜OL，能够获得具有宽视野和充分的动作距离且连视野的周边部也能够获得良好光学性能的显微镜。此外，显微镜100可以是正立显微镜，也可以是倒立显微镜。

实施例

以下基于附图说明本实施方式实施例的液浸显微镜物镜OL。各实施例的液浸显微镜物镜OL为油浸(硅酮油)式设计。将所使用的浸液(油)的相对于d线(波长λ＝587.56nm)的折射率设为ndA、将以d线为基准的阿贝数设为νdA，则ndA＝1.404074、νdA＝51.96。将所使用的盖玻片的相对于d线的折射率设为ndB、将以d线为基准的阿贝数设为νdB、将厚度设为tc，则ndB＝1.52439、νdB＝54.3、tc＝0.17mm。

图1、图3、图5、图7是示出第1～第4实施例的液浸显微镜物镜OL{OL(1)～OL(4)}的构成的剖视图。在该图1、图3、图5、图7中，通过附图标记G和数字(或字母)的组合表示各透镜组，通过附图标记L和数字(或字母)的组合表示各透镜。在该情况下，能够防止附图标记、数字的种类及数量增加而繁杂化，因此针对各实施例分别独立地使用附图标记与数字的组合来表示透镜等。因此，即使在实施例间使用相同附图标记和数字的组合也并不代表是相同构成。

以下示出表1～表4，其中，表1是示出第1实施例中的各参数数据的表，表2是示出第2实施例中的各参数数据的表，表3是示出第3实施例中的各参数数据的表，表4是示出第4实施例中的各参数数据的表。在各实施例中，作为像差特性的计算对象选择d线(波长λ＝587.6nm)、g线(波长λ＝435.8nm)、C线(波长λ＝656.3nm)、F线(波长λ＝486.1nm)。

在[整体参数]的表中，f表示液浸显微镜物镜OL的整个系统的焦点距离，β表示倍率。NA表示液浸显微镜物镜OL的物体侧数值孔径，D0表示从盖玻片的端面到液浸显微镜物镜OL中的最靠近物体侧的透镜面(后述的第1面)的光轴上的距离。

在[透镜参数]的表中，面编号表示从物体侧起的透镜面的顺序，R表示与各面编号对应的曲率半径(将向物体侧鼓凸的透镜面的情况设为正值)，D表示与各面编号对应的光轴上的透镜厚或空气间隔，nd表示与各面编号对应的硝基材料的相对于d线(波长λ＝587.6nm)的折射率，νd表示与各面编号对应的硝基材料的以d线为基准的阿贝数。曲率半径的“∞”表示平面或开口。另外，省略空气的折射率nd＝1.00000的记载。

各实施例的[可变间隔数据]的表示出在[透镜参数]所示的表中面间隔为“可变”的面编号为i的面的到下一个面的面间隔Di。例如，在第1实施例中示出面编号14的面间隔D14。此外，在[可变间隔数据]的表中，示出与盖玻片的厚度tc对应的可变间隔的值。

在[条件式相应值]的表中示出与上述的条件式(1)～(9)对应的值。

以下在全部参数值中列出的焦点距离f、曲率半径R、面间隔D、其他长度等，在没有特别说明的下通常使用“mm”，但光学系统即使进行比例放大或比例缩小也能够获得相同的光学性能，因此不限于此。

上述表的说明在全部实施例中共用，以下省略重复说明。

(第1实施例)

使用图1～图2及表1说明第1实施例。图1是示出本实施方式的第1实施例的液浸显微镜物镜的构成的剖视图。第1实施例的液浸显微镜物镜OL(1)由从物体侧依次排列的具有正屈光力的第1透镜组G1、具有正屈光力的第2透镜组G2和具有负屈光力的第3透镜组G3构成。

第1透镜组G1由从物体侧依次排列的接合透镜和使凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L13构成，其中，该接合透镜由平凸形状的正透镜L11及使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L12构成。在第1透镜组G1的物体侧配置有盖玻片C，盖玻片C与正透镜L11之间充满浸液(油)。

第2透镜组G2由从物体侧依次排列的第1接合透镜和第2接合透镜构成，其中，该第1接合透镜由双凹面形状的第1负透镜L21及双凸面形状的第1正透镜L22构成，该第2接合透镜由作为双凸面形状的单透镜的第2正透镜L23、双凸面形状的第3正透镜L24、双凹面形状的第2负透镜L25及双凸面形状的第4正透镜L26构成。

第3透镜组G3构成为由从物体侧依次排列的第1接合透镜、第2接合透镜和第3接合透镜构成，其中，该第1接合透镜由使凸面朝向物体侧的凹凸形状的负透镜L31及双凸面形状的正透镜L32构成，该第2接合透镜由双凸面形状的第1对置正透镜L33及双凹面形状的第1对置负透镜L34构成，该第3接合透镜由使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第2对置负透镜L35及使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第2对置正透镜L36构成。第1实施例的液浸显微镜物镜OL(1)构成为，在对应于盖玻片C的厚度而对球面像差进行校正时，使第1透镜组G1及第2透镜组G2固定，使第3透镜组G3沿光轴移动而使第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔变化。例如，在盖玻片C的厚度比设定(tc＝0.17mm)薄的情况下，为了对球面像差进行校正，使第3透镜组G3沿光轴朝向物体侧移动以减小第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔。

在以下的表1中列出第1实施例的液浸显微镜物镜的参数值。

(表1)

[整体参数]

f＝8

β＝-25倍

NA＝1.05

D0＝1.0

[透镜参数]

[可变间隔数据]

[条件式相应值]

条件式(1)n1m＝2.10465

条件式(2)、(2A)ν1m＝26.818

条件式(3)n1p＝1.458504

条件式(4)(d0+d1p)/(-r1c)＝1.18224

条件式(5)(-r1m)/d1m＝1.27786

条件式(6)NA×f＝8.4

条件式(7)d0/f＝0.125

条件式(8)n3p＝1.85026

条件式(9)ν3p＝32.353

图2是第1实施例的液浸显微镜物镜的各像差图(球面像差图、像面弯曲像差图、畸变像差图、倍率色差图及光线像差图)。在图2的各像差图中，NA表示数值孔径，B表示倍率，Y表示像高，d表示相对于d线(波长λ＝587.6nm)的像差，g表示相对于g线(波长λ＝435.8nm)的像差，C表示相对于C线(波长λ＝656.3nm)的像差，F表示相对于F线(波长λ＝486.1nm)的像差。此外，在以下所示的各实施例的像差图中也使用与本实施例相同的附图标记并省略重复说明。

根据各像差图可知，第1实施例的液浸显微镜物镜良好地对各像差进行校正而具有优异的成像性能。

(第2实施例)

使用图3～图4及表2说明第2实施例。图3是示出本实施方式的第2实施例的液浸显微镜物镜的构成的剖视图。第2实施例的液浸显微镜物镜OL(2)由从物体侧依次排列的具有正屈光力的第1透镜组G1、具有正屈光力的第2透镜组G2、具有负屈光力的第3透镜组G3构成。

第2透镜组G2由从物体侧依次排列的第1接合透镜和第2接合透镜构成，其中，该第1接合透镜由作为使凹面朝向物体侧的凹凸形状的单透镜的第1正透镜L21、双凸面形状的第2正透镜L22及使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第1负透镜L23构成，该第2接合透镜由双凸面形状的第3正透镜L24、双凹面形状的第2负透镜L25及双凸面形状的第4正透镜L26构成。

第3透镜组G3由从物体侧依次排列第1接合透镜、第2接合透镜和第3接合透镜构成，其中，该第1接合透镜由使凸面朝向物体侧的凹凸形状的负透镜L31及双凸面形状的正透镜L32构成，该第2接合透镜由双凸面形状的第1对置正透镜L33及双凹面形状的第1对置负透镜L34构成，该第3接合透镜由使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第2对置负透镜L35及使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第2对置正透镜L36构成。第2实施例的液浸显微镜物镜OL(2)构成为，在对应于盖玻片C的厚度而对球面像差进行校正时，使第1透镜组G1及第2透镜组G2固定，使第3透镜组G3沿光轴移动以使第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔变化。例如，在盖玻片C的厚度比设定(tc＝0.17mm)薄的情况下，为了对球面像差进行校正，使第3透镜组G3沿光轴向物体侧移动以减小第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔。

在以下的表2中列出第2实施例的液浸显微镜物镜的参数值。

(表2)

[整体参数]

f＝8

β＝-25倍

NA＝1.1

D0＝0.6

[透镜参数]

[可变间隔数据]

[条件式相应值]

条件式(1)n1m＝2.16121

条件式(2)、(2A)ν1m＝25.827

条件式(3)n1p＝1.458504

条件式(4)(d0+d1p)/(-r1c)＝0.97121

条件式(5)(-r1m)/d1m＝1.39169

条件式(6)NA×f＝8.8

条件式(7)d0/f＝0.075

条件式(8)n3p＝1.90265

条件式(9)ν3p＝35.726

图4是第2实施例的液浸显微镜物镜的各像差图。根据各像差图可知，第2实施例的液浸显微镜物镜良好地对各像差进行校正而具有优异的成像性能。

(第3实施例)

使用图5～图6及表3说明第3实施例。图5是示出本实施方式第3实施例的液浸显微镜物镜的构成的剖视图。第3实施例的液浸显微镜物镜OL(3)由从物体侧依次排列的具有正屈光力的第1透镜组G1、具有正屈光力的第2透镜组G2和具有负屈光力的第3透镜组G3构成。

第1透镜组G1由从物体侧依次排列的接合透镜和使凹面朝向物体侧的正凹凸透镜L13构成，其中，该接合透镜由平凸形状的正透镜L11及使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L12构成。在第1透镜组G1的物体侧配置有盖玻片C，在盖玻片C与正透镜L11之间充满浸液(油)。

第2透镜组G2由从物体侧依次排列的第1正透镜L21、第1接合透镜、第2接合透镜和第5正透镜L27构成，其中，该第1正透镜L21为使凹面朝向物体侧的凹凸形状的单透镜，该第1接合透镜由双凸面形状的第2正透镜L22及使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第1负透镜L23构成，该第2接合透镜由双凸面形状的第3正透镜L24、双凹面形状的第2负透镜L25及双凸面形状的第4正透镜L26构成，该第5正透镜L27为双凸面形状的单透镜。

第3透镜组G3由从物体侧依次排列的第1接合透镜、第2接合透镜和第3接合透镜构成，该第1接合透镜由使凸面朝向物体侧的凹凸形状的负透镜L31及双凸面形状的正透镜L32构成，该第2接合透镜由使凸面朝向物体侧的凹凸形状的第1对置正透镜L33及使凸面朝向物体侧的凹凸形状的第1对置负透镜L34构成，该第3接合透镜由使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第2对置负透镜L35及使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第2对置正透镜L36构成。第3实施例的液浸显微镜物镜OL(3)构成为，在对应于盖玻片C的厚度而对球面像差进行校正时，使第1透镜组G1及第2透镜组G2固定，使第3透镜组G3沿光轴移动以使第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔变化。例如，在盖玻片C的厚度比设定(tc＝0.17mm)薄的情况下，为了对球面像差进行校正，使第3透镜组G3沿光轴向物体侧移动以减小第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔。

在以下的表3中列出第3实施例的液浸显微镜物镜的参数值。

(表3)

[整体参数]

f＝10

β＝-20倍

NA＝1.0

D0＝0.8

[透镜参数]

[可变间隔数据]

[条件式相应值]

条件式(1)n1m＝2.07141

条件式(2)、(2A)ν1m＝31.511

条件式(3)n1p＝1.458504

条件式(4)(d0+d1p)/(-r1c)＝0.94579

条件式(5)(-r1m)/d1m＝1.3132

条件式(6)NA×f＝10

条件式(7)d0/f＝0.080

条件式(8)n3p＝1.90265

条件式(9)ν3p＝35.726

图6是第3实施例的液浸显微镜物镜的各像差图。根据各像差图可知，第3实施例的液浸显微镜物镜良好地对各像差进行校正而具有优异的成像性能。

(第4实施例)

使用图7～图8及表4说明第4实施例。图7是示出本实施方式的第4实施例的液浸显微镜物镜的构成的剖视图。第4实施例的液浸显微镜物镜OL(4)由从物体侧依次排列的具有正屈光力的第1透镜组G1、具有正屈光力的第2透镜组G2和具有负屈光力的第3透镜组G3构成。

第2透镜组G2由从物体侧依次排列的第1接合透镜、第2接合透镜和第3接合透镜构成，其中，第1接合透镜由该双凹面形状的第1负透镜L21及双凸面形状的第1正透镜L22构成，该第2接合透镜由双凹面形状的第2负透镜L23及双凸面形状的第2正透镜L24构成，该第3接合透镜由使凸面朝向物体侧的凹凸形状的第3负透镜L25及双凸面形状的第3正透镜L26构成。

第3透镜组G3由从物体侧依次排列的第1接合透镜、第2接合透镜和第3接合透镜构成，其中，该第1接合透镜由双凸面形状的正透镜L31及双凹面形状的负透镜L32构成，该第2接合透镜由双凸面形状的第1对置正透镜L33及双凹面形状的第1对置负透镜L34构成，该第3接合透镜由使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第2对置负透镜L35及使凹面朝向物体侧的凹凸形状的第2对置正透镜L36构成。第4实施例的液浸显微镜物镜OL(4)构成为，在对应于盖玻片C的厚度而对球面像差进行校正时使第1透镜组G1及第2透镜组G2固定，使第3透镜组G3沿光轴移动以使第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔变化。例如，在盖玻片C的厚度比设定(tc＝0.17mm)薄的情况下，为了对球面像差进行校正，使第3透镜组G3沿光轴向物体侧移动，以减小第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔。

在以下的表4中列出第4实施例的液浸显微镜物镜的参数值。

(表4)

[整体参数]

f＝5

β＝-40倍

NA＝1.25

D0＝0.32

[透镜参数]

[可变间隔数据]

[条件式相应值]

条件式(1)n1m＝2.07141

条件式(2)、(2A)ν1m＝31.511

条件式(3)n1p＝1.458504

条件式(4)(d0+d1p)/(-r1c)＝0.41462

条件式(5)(-r1m)/d1m＝1.07302

条件式(6)NA×f＝6.25

条件式(7)d0/f＝0.064

条件式(8)n3p＝1.834

条件式(9)ν3p＝37.184

图8是第4实施例的液浸显微镜物镜的各像差图。根据各像差图可知，第4实施例的液浸显微镜物镜良好地对各像差进行校正而具有优异的成像性能。

各实施例的液浸显微镜物镜是无限远系统校正型的透镜，因此以与形成物体像的成像透镜组合而成的有限远校正光学系统的方式使用。因而，使用图9及表5说明与液浸显微镜物镜组合使用的成像透镜的一例。图9是示出与各实施例的液浸显微镜物镜组合使用的成像透镜的构成的剖视图。各实施例的液浸显微镜物镜的各像差图是在与该成像透镜组合使用时的图。图9所示的成像透镜IL由从物体侧依次排列的第1接合透镜和第2接合透镜构成，其中，该第1接合透镜由双凸面形状的第1正透镜L91及双凹面形状的第1负透镜L92，该第2接合透镜由双凸面形状的第2正透镜L93及双凹面形状的第2负透镜L94构成。成像透镜IL配置在各实施例的液浸显微镜物镜的像侧。

在以下的表5中列出成像透镜的参数值。此外，在[整体参数]的表中，fi表示成像透镜的整个系统的焦点距离。

(表5)

[整体参数]

fi＝200

[透镜参数]

根据上述各实施例，能够实现维持较高的数值孔径并具有宽视野和充分的动作距离，且连视野的周边部也能够获得良好光学性能的液浸显微镜物镜。例如，根据上述各实施例，能够对应于动作距离实现高数值孔径，并获得比上述专利文献1记载的液浸显微镜物镜大的视野数。

在此，上述各实施例示出本实施方式的一个具体例，本实施方式不限定于以上实施例。

附图标记说明

G1 第1透镜组 G2 第2透镜组

G3 第3透镜组

L11 正透镜 L12 负凹凸透镜

L13 正凹凸透镜。

Claims

1.一种物镜，其特征在于，

具有从物体侧依次排列的正透镜、与所述正透镜接合并使凹面朝向物体侧的负凹凸透镜和使凹面朝向物体侧的正凹凸透镜，

所述物镜满足以下条件式：

2.05≤n1m≤2.30

25≤ν1m

6.0＜NA×f＜15.0

0.06＜d0/f＜0.20

其中，

n1m表示所述负凹凸透镜的相对于d线的折射率，

ν1m表示所述负凹凸透镜的阿贝数，

f表示所述物镜的焦点距离，

NA表示所述物镜的物体侧数值孔径，

d0表示从物体到所述正透镜的物体侧的透镜面为止在光轴上的距离。

2.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

满足以下条件式：

20≤ν1m≤40。

3.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

满足以下条件式：

1.40≤n1p≤1.60

其中，n1p表示所述正透镜的相对于d线的折射率。

4.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

满足以下条件式：

0.3＜(d0+d1p)/(-r1c)＜1.8

0.8＜(-r1m)/d1m＜1.7

其中，

d0表示从物体到所述正透镜的物体侧的透镜面为止在光轴上的距离，

d1p表示所述正透镜在光轴上的厚度，

d1m表示所述负凹凸透镜在光轴上的厚度，

r1c表示在将向物体侧鼓凸的情况设为正时的所述正透镜与所述负凹凸透镜接合的接合面的曲率半径，

r1m表示在将向物体侧鼓凸的情况设为正时的所述负凹凸透镜的像侧的透镜面的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，

所述物镜由从物体侧依次排列的具有正屈光力的第1透镜组、具有正屈光力的第2透镜组和具有负屈光力的第3透镜组构成，

所述第1透镜组由从物体侧依次排列的所述正透镜、所述负凹凸透镜和所述正凹凸透镜构成，

所述第2透镜组至少具有两组接合透镜，

所述第3透镜组具有像侧的透镜面使凹面朝向像侧的第1对置负透镜和与所述第1对置负透镜的像侧相对配置且物体侧的透镜面使凹面朝向物体侧的第2对置负透镜。

6.根据权利要求5所述的物镜，其特征在于，

所述第3透镜组具有与所述第2对置负透镜的像侧接合且像侧的透镜面使凹面朝向物体侧的第2对置正透镜，

所述物镜满足以下条件式：

1.70≤n3p≤2.00

25≤ν3p≤45

其中，

n3p表示所述第2对置正透镜的相对于d线的折射率，

ν3p表示所述第2对置正透镜的阿贝数。

7.根据权利要求5所述的物镜，其特征在于，

所述第3透镜组由从物体侧依次排列的第1接合透镜、第2接合透镜和第3接合透镜构成，

所述第2接合透镜由所述第1对置负透镜和与所述第1对置负透镜的物体侧接合的第1对置正透镜构成，

所述第3接合透镜由所述第2对置负透镜和与所述第2对置负透镜的像侧接合的第2对置正透镜构成。

8.根据权利要求5所述的物镜，其特征在于，

所述第2透镜组与所述第3透镜组的间隔根据盖玻片的厚度而变化。

9.一种光学系统，其特征在于，

具有权利要求1～8中任一项所述的物镜和成像透镜。

10.一种显微镜，其特征在于，

具有权利要求1～8中任一项所述的物镜。