JP2004317996A

JP2004317996A - 顕微鏡用液浸コンデンサーレンズ

Info

Publication number: JP2004317996A
Application number: JP2003115152A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kajitani; 和男梶谷; Kenichi Kusaka; 健一日下
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】顕微鏡用液浸系透過照明装置に用いるコンデンサーレンズで、高いＮＡの対物レンズの解像力を十分に発揮し得るようにする。
【解決手段】光源側より順に正の第１レンズ群と、正の第２レンズ群と、正の第３レンズ群とを備え、第１レンズ群が少なくとも一つの正の屈折力の接合レンズを有するようにし、第３レンズ群が正の屈折力の接合レンズを有するようにし、第３レンズ群の接合レンズの光源側、標本側のレンズの屈折率をＮ_１、Ｎ_２とする時、次の条件（１）、（２）を満足するようにした。
（１）Ｎ_１＞１．７
（２）｜Ｎ_１−Ｎ_２｜＞０．０９
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡用液浸透過照明装置のコンデンサーレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡対物レンズは、解像力が重要な要素であり、それは、開口数（ＮＡ）によって限界が決まる。従来、顕微鏡において、標本と対物レンズ先端の間の空間に液体を満たす液浸法を用いることにより、対物レンズのＮＡを大きくすることにより最大で１．４程度のＮＡが実現されていた。
【０００３】
また、近年、ＮＡが１．６５の対物レンズが実用化されている。（特許文献１）
【特許文献１】特開平７−２８１０９７号
【０００４】
このような高いＮＡの対物レンズの解像力を十分に発揮するためには、標本を照明するコンデンサーレンズも、同程度のＮＡを有する必要がある。
【０００５】
透過照明にて観察する場合、顕微鏡照明装置にて用いるコンデンサーレンズは、液浸法を用いることによりＮＡが１．３５程度のものが知られている。（特許文献２、３、４）
【特許文献２】特開昭４９−６６１４７号
【特許文献３】特公昭６１−１００５４号
【特許文献４】特開平６−２２２２７０号
【０００６】
しかし、ＮＡが１．６５の対物レンズで透過観察を行なう場合、前記のようなＮＡが１．３５程度のコンデンサーレンズを用いての照明では、標本自体による回折現象により照明光のＮＡの不足を補っている。
【０００７】
また、顕微鏡において、ケーラー照明法を用いることにより、視野絞りと開口絞りとにより、照野とＮＡを独立に替えることによって、解像力とコントラストを適当にバランスさせることが可能である。
【０００８】
しかし、コンデンサーのＮＡが、対物レンズのＮＡより小さいと、開口絞りが開ききらないことになり、ケーラー照明が充分に機能しない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＮＡが１．４を超える顕微鏡用液浸コンデンサーレンズを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の顕微鏡用液浸系透過照明装置に用いるコンデンサーレンズは、光源側より順に、少なくとも一つの正の屈折力を有する接合レンズを有していて全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力をもつ接合レンズを有していて、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とを備えていて下記の条件（１）、（２）を満足することを特徴とする。
（１）Ｎ_１＞１．７
（２）｜Ｎ_１−Ｎ_２｜＞０．０９
ただし、Ｎ_１は第３レンズ群の接合レンズの最も光源側のレンズの屈折率、Ｎ_２は第３レンズ群の接合レンズの最も標本側のレンズの屈折率である。
【００１１】
本発明のコンデンサーレンズは、前記のように第１、第２、第３レンズ群よりなり、すべてのレンズ群が正の屈折力を持つようにして、ＮＡ１．４からＮＡ１．６５に及ぶ開口数を実現するようにした。そして、第１レンズ群は色収差補正のために接合レンズを含むようにし、第２レンズ群にて光束を更に収斂させ、第３レンズ群にて球面収差を補正すると共に光束を集束させるようにしている。つまり、第３レンズ群は、接合レンズを設けると共にその両レンズの屈折率差を利用して球面収差を補正するようにしている。
【００１２】
また、本発明のコンデンサーレンズは、入射する平行光束が、球面収差を小さくして集光させるために条件（１）を満足するようにした。これにより、第３レンズ群の最も光源側のレンズの空気接触面の屈折力を強くすることが可能になり、曲率半径を緩くして球面収差の発生を少なくしている。
【００１３】
条件（１）において、屈折率Ｎ_１あるいはＮ_２が下限値の１．７よりも小になると、球面収差が補正不足になるか、あるいは正弦条件違反量が増えて軸上マージナル光線が標本上で実質ＮＡより小さくなり、使用に耐えられなくなる。
【００１４】
また、条件（２）において、｜Ｎ_１−Ｎ_２｜の値が、下限値の０．０９よりも小になると、前記接合レンズの接合面の屈折力が弱くなり、球面収差の補正が困難になる。また、本発明のコンデンサーレンズにおいて、正弦条件違反量が大になると、例えば標本の媒質の屈折率が１．７８８で、ＮＡが１．６５であると、軸上マージナル光線の角度は、６７，３４度であるが、光線を追跡すると角度が小さくなり、例えば６０度しかない。そのため、対物レンズから見るとＮＡが１．５程度でしかないことになる。
【００１５】
前記の本発明のコンデンサーレンズにおいて、第３レンズ群の接合レンズを凸レンズと平凹レンズあるいは平凸レンズと平行平面ガラスとを接合した構成とし、下記条件（３）を満足することが好ましい。
（３）０．２＞｜Ｎ_３−Ｎ_２｜＞０．１
ただし、Ｎ_２は第３レンズ群の接合レンズの平凹レンズまたは平行平面ガラスの屈折率、Ｎ_３はコンデンサーレンズの先端に設けられる油浸液の屈折率である。
【００１６】
前述のように、本発明のコンデンサーレンズにおいて、第３レンズ群の接合レンズを凸レンズと平凹レンズとを接合するか、平凸レンズと平行平面板とを接合した構成にした場合、平凹レンズまたは平行平面板の屈折率Ｎ_２が液浸油の屈折率Ｎ_３より高くすることにより、ＮＡ１．４５からＮＡ１．６５の急峻な角度の光線の球面収差を補正することができる。特に条件（３）を満足することが望ましい。
【００１７】
条件（３）において、｜Ｎ_３−Ｎ_２｜の値が下限値の０．０９よりも小であると球面収差が補正不足なる。また上限値の０．２３よりも大であると、平凹レンズまたは平行平面板の屈折率と油浸液の屈折率の差が大になりすぎ、球面収差を大きく発生させて他のレンズでの補正が困難である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図示する実施例にもとづいて説明する。
【００１９】
本発明のコンデンサーレンズは、顕微鏡用液浸透過照明装置において使用される。したがって、まず顕微鏡用液浸透過照明装置の概要について述べる。
【００２０】
この液浸透過照明装置は、図９に示すような構成である。図９において、１は顕微鏡対物レンズ、２は対物レンズの油浸液、３はカバーガラス、４はスライドガラス、５はコンデンサーレンズの油浸液、６はコンデンサーレンズ、７は照明光である。
【００２１】
この図のように、図示されていない光源よりの照明光７をコンデンサーレンズ６により集光させてコンデンサーレンズの油浸液５、スライドガラス４を通して標本を照明する。このようにして照明された標本より発する光を対物レンズ１にて結像し、これを観察する。
【００２２】
本発明のコンデンサーレンズは、このような構成の顕微鏡の照明装置に用いられるもので、その各実施例は図１〜４に示す構成であって、次のデータを有するものである。
【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

ただし、ｒ_１、ｒ_２、・・・は光源側より標本側へ照明光が進む方向に示したレンズ各面の曲率半径、ｄ_１、ｄ_２、・・・は同様に順次示した面間隔（空気間隔およびレンズの肉厚）、ｎ_１、ｎ_２、・・・は同じ順序に示した各レンズのｄ線に対する屈折率、ν_１、ν_２、・・・はｄ線に対するアッベ数である。尚、ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｄ_１、ｄ_２、・・・等の長さの単位はｍｍである。
【００２７】
本発明の実施例１のコンデンサーレンズは、図１に示す通りの構成で、光源側より順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ（ｒ_１〜ｒ_３）と負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ（ｒ_４〜ｒ_６）よりなる第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力のメニスカスレンズ（ｒ_７〜ｒ_８）よりなる第２レンズ群Ｇ２と、正のメニスカスレンズと平凸レンズとを接合した接合レンズ（ｒ_９〜ｒ_１１）の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。このコンデンサーレンズは、図１の左側より光源よりの照明光を入射させて、標本上に集光させて標本の照明を行なう。
【００２８】
この実施例１のコンデンサーレンズは、最も標本側の接合レンズ（ｒ_９〜ｒ_１１）が、正のメニスカスレンズ（ｒ_９〜ｒ_１０）と平凸レンズ（ｒ_１０〜ｒ_１１）にて構成されている。またコンデンサーレンズの標本側には、カバーガラスＣ（ｒ_１２〜ｒ_１３）が配置されている。そしてコンデンサーレンズの標本側の面とカバーガラスＣとの間に浸液Ｌがおかれる。
【００２９】
この実施例１は、データに示すように条件（１）、（２）を満足する。
【００３０】
また、本発明の実施例２は、図２に示す通りの構成である。この実施例２は、実施例１と同様の構成であるが、第１レンズ群Ｇ１の標本側のレンズが正レンズと負レンズを接合した接合レンズであり、最も標本側の接合レンズ（ｒ_９〜ｒ_１１）が平凸レンズ（ｒ_９〜ｒ_１０）と平行平面板（ｒ_１０〜ｒ_１１）とを接合したレンズである点で、実施例１と相違する。そしてこの平行平面板の標本側の面ｒ_１１とカバーガラスＣとの間に浸液Ｌが設けられている。
【００３１】
この実施例２は、条件（１）、（２）、（３）を満足する。
【００３２】
本発明の実施例３は、図３に示す通りの構成である。この実施例３は実施例１と同様の構成であるが、最も標本側の接合レンズ（ｒ_９〜ｒ_１１）が、両凸レンズ（ｒ_９〜ｒ_１０）と平凹レンズ（ｒ_１０〜ｒ_１１）よりなっている。また、この平凹レンズの物体側の面（平面ｒ_１１）とカバーガラスＣとの間に浸液が存在する。
【００３３】
この実施例３は、条件（１）、（２）、（３）を満足する。
【００３４】
更に、本発明の実施例４は、図４に示す通りの構成である。この実施例４は、第１レンズ群Ｇ１が実施例１と類似する構成であり、また第３レンズ群Ｇ３は実施例３と同じような構成のコンデンサーレンズである。
【００３５】
この実施例４は、条件（１）、（２）、（３）を満足する。
【００３６】
これら実施例の収差状況（球面収差）は、夫々図５、図６、図７、図８に示す通りであって、ＮＡ１．６５（実施例１、２、３）、１．４５（実施例４）まで良好に補正されている。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のコンデンサーレンズは、ＮＡ１．４５〜ＮＡ１．６５まで球面収差が良好に補正されており、ＮＡの大きな対物レンズを有する顕微鏡にも利用し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンデンサーレンズの実施例１の構成を示す図
【図２】本発明のコンデンサーレンズの実施例２の構成を示す図
【図３】本発明のコンデンサーレンズの実施例３の構成を示す図
【図４】本発明のコンデンサーレンズの実施例４の構成を示す図
【図５】実施例１の球面収差図
【図６】実施例２の球面収差図
【図７】実施例３の球面収差図
【図８】実施例４の球面収差図
【図９】顕微鏡用液浸透過照明装置の構成を示す図

Claims

光源側より順に、正の屈折力をもつ第１レンズ群と、正の屈折力をもつ第２レンズ群と、正の屈折力をもつ第３レンズ群とを備え、前記第１レンズ群が少なくとも一つの正の屈折力をもつ接合レンズを有し、前記第３レンズ群が正の屈折力をもつ接合レンズを有し、下記条件（１）、（２）を満足するコンデンサーレンズ。
（１）Ｎ_１＞１．７
（２）｜Ｎ_１−Ｎ_２｜＞０．０９
ただし、Ｎ_１は第３レンズ群の接合レンズの光源側のレンズの屈折率、Ｎ_２は第３レンズ群の接合レンズの標本側のレンズの屈折率である。
前記第３レンズ群の接合レンズが凸レンズと平凹レンズまたは平凸レンズと平行平面板を接合したレンズで、第３レンズ群の標本側に設けられる浸液の屈折率をＮ_３とする時、下記条件（３）を満足する請求項１のコンデンサーレンズ。
（３）０．２＞｜Ｎ_３−Ｎ_２｜＞０．１